ar、ranlib、nm命令詳解

一 常用腳本

1 打包腳本

腳本如下，下面附上ar 和 ranlib命令參考（命令來自於網絡）

ALLLIB=*.a
FILE=`ls *.a`
#原來的庫解壓重命名

for F in $FILE
do
        ar x $F
        OBJ=`ar t $F`
        for O in $OBJ
        do
                mv $O ${F}_${O}
        done
done

# ar c 創建一個庫，ar r 插入文件。ar s ==ranlib 向庫中插入文件或者更新庫

ar cr $ALLLIB *.o
ranlib $ALLLIB
mv $ALLLIB ../

mkdir -p tmp
mv *.o tmp

2 更新靜態庫

使用ar r

3 合併靜態庫

ar 高級用法—使用ar腳本

第一步：
我們在命令終端中一次輸入

$ echo CREATE libyuerapi.a > ar.mac 回車
$ echo SAVE >> ar.mac 回車
$ echo END >> ar.mac 回車
$ ar -M < ar.mac 

我們可一個通過cat ar.mac看到ar.mac文件中的內容，而且我們也可以看到有一個libyuerapi.a生成了。目前其實裏面什麼都沒有。

第二步：
上一步我們已經成功的創建了libyuerapi.a文件，現在我們向其中添加.o文件

$ ar -q libyuerapi.a yuer1.o
$ ar -q libyuerapi.a yuer2.o
$ ar -q libyuerapi.a yuer3.o

第三步：
把libyucom.a添加到libyuerapi.a庫文件中
我們以同樣的方式創建一個ar.mac文件

$ echo OPEN libyuerapi.a > ar.mac 
$ echo ADDLIB libyucom1.a >> ar.mac 
$ echo SAVE >> ar.mac 
$ echo END >> ar.mac 
$ ar -M < ar.mac 

二 具體說明

當我們的程序中有經常使用的模塊，而且這種模塊在其他程序中也會用到，這時按照軟件重用的思想，我們應該將它們生成庫，使得以後編程可以減少開發代碼量。這裏介紹兩個命令ar和nm，用來對庫操作。

AR基本用法

　當我們的程序中有經常使用的模塊，而且這種模塊在其他程序中也會用到，這時按照軟件重用的思想，我們應該將它們生成庫，使得以後編程可以減少開發代碼量。這裏介紹兩個命令ar和nm，用來對庫操作。

　　ar命令可以用來創建、修改庫，也可以從庫中提出單個模塊。庫是一單獨的文件，裏面包含了按照特定的結構組織起來的其它的一些文件（稱做此庫文件的member）。原始文件的內容、模式、時間戳、屬主、組等屬性都保留在庫文件中。
　　下面是ar命令的格式：
　　ar [-]{dmpqrtx}[abcfilNoPsSuvV] [membername] [count] archive files…
　　例如我們可以用ar rv libtest.a hello.o hello1.o 來 生成一個庫，庫名字是test，鏈接時可以用-ltest鏈接。該庫中存放了兩個模塊hello.o和hello1.o。選項前可以有‘-‘字符，也可以 沒有。下面我們來看看命令的操作選項和任選項。現在我們把{dmpqrtx}部分稱爲操作選項，而[abcfilNoPsSuvV]部分稱爲任選項。
　　{dmpqrtx}中的操作選項在命令中只能並且必須使用其中一個，它們的含義如下：

• d：從庫中刪除模塊。按模塊原來的文件名指定要刪除的模塊。如果使用了任選項v則列出被刪除的每個模塊。
• m：該操作是在一個庫中移動成員。當庫中如果有若干模塊有相同的符號定義(如函數定義)，則成員的位置順序很重要。如果沒有指定任選項，任何指定的成員將移到庫的最後。也可以使用’a’，’b’，或’I’任選項移動到指定的位置。
• p：顯示庫中指定的成員到標準輸出。如果指定任選項v，則在輸出成員的內容前，將顯示成員的名字。如果沒有指定成員的名字，所有庫中的文件將顯示出來。
• q：快速追加。增加新模塊到庫的結尾處。並不檢查是否需要替換。’a’，’b’，或’I’任選項對此操作沒有影響，模塊總是追加的庫的結尾處。如果使用了任選項v則列出每個模塊。 這時，庫的符號表沒有更新，可以用’ar s’或ranlib來更新庫的符號表索引。
• r：在庫中插入模塊(替換)。當插入的模塊名已經在庫中存在，則替換同名的模塊。如果若干模塊中有一個模塊在庫中不存在，ar顯示一個錯誤消息，並不替換其他同名模塊。默認的情況下，新的成員增加在庫的結尾處，可以使用其他任選項來改變增加的位置。
• t：顯示庫的模塊表清單。一般只顯示模塊名。
• x：從庫中提取一個成員。如果不指定要提取的模塊，則提取庫中所有的模塊。
  　　下面在看看可與操作選項結合使用的任選項：
• a：在庫的一個已經存在的成員後面增加一個新的文件。如果使用任選項a，則應該爲命令行中membername參數指定一個已經存在的成員名。
• b：在庫的一個已經存在的成員前面增加一個新的文件。如果使用任選項b，則應該爲命令行中membername參數指定一個已經存在的成員名。
• c：創建一個庫。不管庫是否存在，都將創建。
• f：在庫中截短指定的名字。缺省情況下，文件名的長度是不受限制的，可以使用此參數將文件名截短，以保證與其它系統的兼容。
• i：在庫的一個已經存在的成員前面增加一個新的文件。如果使用任選項i，則應該爲命令行中membername參數指定一個已經存在的成員名(類似任選項b)。
• l：暫未使用
• N：與count參數一起使用，在庫中有多個相同的文件名時指定提取或輸出的個數。
• o：當提取成員時，保留成員的原始數據。如果不指定該任選項，則提取出的模塊的時間將標爲提取出的時間。
• P：進行文件名匹配時使用全路徑名。ar在創建庫時不能使用全路徑名（這樣的庫文件不符合POSIX標準），但是有些工具可以。
• s：寫入一個目標文件索引到庫中，或者更新一個存在的目標文件索引。甚至對於沒有任何變化的庫也作該動作。對一個庫做ar s等同於對該庫做ranlib。
• S：不創建目標文件索引，這在創建較大的庫時能加快時間。
• u：一般說來，命令ar r…插入所有列出的文件到庫中，如果你只想插入列出文件中那些比庫中同名文件新的文件，就可以使用該任選項。該任選項只用於r操作選項。
• v：該選項用來顯示執行操作選項的附加信息。
• V：顯示ar的版本。

NM命令讀取符號表

對於每一個符號，nm列出其值(the symbol value)，類型（the symbol type）和其名字(the symbol name)。

例如，

對於每一個符號，nm列出其值(the symbol value)，類型（the symbol type）和其名字(the symbol name)。如下例：
:00000024 T cleanup_before_linux
:00000018 T cpu_init
:00000060 T dcache_disable
:00000054 T dcache_enable
:0000006c T dcache_status
:00000000 T do_reset
:0000003c T icache_disable
:00000030 T icache_enable
:00000048 T icache_status
上面的顯示是使用nm cpu.o的輸出，對於cleanup_before_linux這個符號來說，00000024是以16進制顯示的其值，T爲其類型，而cleanup_before_linux是其名字。可以看出，上面顯示的cleanup_before_linux這個symbol的值實際上是該函數在text section中的偏移。但是，每個符號的值的具體含義依其類型而異。當然，對於每個符號的值，其類型、其值以及它們所屬的section是密切相關的。

總結：

• A 該符號的值是絕對的，在以後的鏈接過程中，不允許進行改變。這樣的符號值，常常出現在中斷向量表中，例如用符號來表示各個中斷向量函數在中斷向量表中的位置。
• B 該符號的值出現在非初始化數據段(bss)中。例如，在一個文件中定義全局static int test。則該符號test的類型爲b，位於bss section中。其值表示該符號在bss段中的偏移。一般而言，bss段分配於RAM中
• C 該符號爲common。common symbol是未初始話數據段。該符號沒有包含於一個普通section中。只有在鏈接過程中才進行分配。符號的值表示該符號需要的字節數。例如在一個c文件中，定義int test，並且該符號在別的地方會被引用，則該符號類型即爲C。否則其類型爲B。
• D 該符號位於初始話數據段中。一般來說，分配到data section中。例如定義全局int baud_table[5] = {9600, 19200, 38400, 57600, 115200}，則會分配於初始化數據段中。
• G 該符號也位於初始化數據段中。主要用於small object提高訪問small data object的一種方式。
• I 該符號是對另一個符號的間接引用。
• N 該符號是一個debugging符號。
• R 該符號位於只讀數據區。例如定義全局const int test[] = {123, 123};則test就是一個只讀數據區的符號。注意在cygwin下如果使用gcc直接編譯成MZ格式時，源文件中的test對應_test，並且其符號類型爲D，即初始化數據段中。但是如果使用m6812-elf-gcc這樣的交叉編譯工具，源文件中的test對應目標文件的test,即沒有添加下劃線，並且其符號類型爲R。一般而言，位於rodata section。值得注意的是，如果在一個函數中定義const char *test = “abc”, const char test_int = 3。使用nm都不會得到符號信息，但是字符串“abc”分配於只讀存儲器中，test在rodata section中，大小爲4。
• S 符號位於非初始化數據區，用於small object。
• T 該符號位於代碼區text section。
• U 該符號在當前文件中是未定義的，即該符號的定義在別的文件中。例如，當前文件調用另一個文件中定義的函數，在這個被調用的函數在當前就是未定義的；但是在定義它的文件中類型是T。但是對於全局變量來說，在定義它的文件中，其符號類型爲C，在使用它的文件中，其類型爲U。
• V 該符號是一個weak object。
• W The symbol is a weak symbol that has not been specifically tagged as a weak object symbol.
• • 該符號是a.out格式文件中的stabs symbol。
• ? 該符號類型沒有定義

ranlib更新靜態庫的符號索引表

本小節的內容相對簡單。前邊提到過，靜態庫文件需要使用“ar”來創建和維護。當給靜態庫增建一個成員時（加入一個.o文件到靜態庫中），“ar”可直接 將需要增加的.o文件簡單的追加到靜態庫的末尾。之後當我們使用這個庫進行連接生成可執行文件時，鏈接程序“ld”卻提示錯誤，這可能是：主程序使用了之 前加入到庫中的.o文件中定義的一個函數或者全局變量，但連接程序無法找到這個函數或者變量。

這個問題的原因是：之前我們將編譯完成的.o文件直接加入到了庫的末尾，卻並沒有更新庫的有效符號表。連接程序進行連接時，在靜態庫的符號索引表中無法定 位剛纔加入的.o文件中定義的函數或者變量。這就需要在完成庫成員追加以後讓加入的所有.o文件中定義的函數（變量）有效，完成這個工作需要使用另外一個 工具“ranlib”來對靜態庫的符號索引表進行更新。

我們所使用到的靜態庫（文檔文件）中，存在這樣一個特殊的成員，它的名字是“.SYMDEF”。它包含了靜態庫中所有成員所定義的有效符號（函數名、 變量名）。因此，當爲庫增加了一個成員時，相應的就需要更新成員“.SYMDEF”，否則所增加的成員中定義的所有的符號將無法被連接程序定位。完成 更新的命令是：
ranlib ARCHIVEFILE
通常在Makefile中我們可以這樣來實現：
libfoo.a: libfoo.a(x.o) libfoo.a(y.o) …
ranlib libfoo.a

它所實現的是在更新靜態庫成員“x.o”和“y.o”之後，對靜態庫的成員“__.SYMDEF”進行更新（更新庫的符號索引表）。

如果我們使用GNU ar工具來維護、管理靜態庫，我們就不需要考慮這一步。GNU ar本身已經提供了在更新庫的同時更新符號索引表的功能（這是默認行爲，也可以通過命令行選項控制ar的具體行爲。可參考 GNU ar工具的man手冊）。

GNU工具中ar是用來製作庫文件.a的，但同時還提供了一個ranlib，從手冊上看ranlib相當於ar -s，爲什麼這樣呢？

這是由於最早在Unix系統上ar程序是單純用來打包多個.o到.a（類似於tar做的事情），而不處理.o裏的符號表。Linker程序則需 要.a文件提供一個完整的符號表，所以當時就寫了單獨的ranlib程序用來產生linker所需要的符號信息。也就是說，產生一個對linker合 格的的.a文件需要做ar和ranlib兩步 。

很快，Unix廠商就發現ranlib做得事情完全可以合併到ar裏面去，於是ar程序的升級版本就包括了ranlib的功能，但早期的很多項目的Makefile都已經是按照兩步式的方法生成.a，所以爲了保證這些早期文件的兼容性，ranlib被保留下來了。

如今，GNU/Linux系統上，ranlib依然存在，當然大部分項目已經不使用它了，因爲ar -s就做了ranlib的工作。
歷史通常是進步和妥協的混合！