一步一步學Linux C：關於靜態鏈接庫

在C語言的層面上，對代碼的重復利用通常是通過庫（library）的方式來實現的。傳統意義上的庫指的是以後綴.a結尾的文件。嚴格來講，函數庫應當分為兩種：靜態鏈接庫和動態鏈接庫,也稱動態共享庫。靜態鏈接庫通常是指以.a為後綴的文件，而動態鏈接庫則常常以.so為後綴名。

靜態鏈接庫其實就是把一個或多個目標文件（即編譯生成的.o文件）歸檔在一個文件中。此後，當需要使用這個靜態庫中的某個功能時，將這個靜態庫與要生成的應用程序鏈接在一起。

來講講ar工具~~~~

在Linux上平台上最常用的歸檔工具是GNU的tar，但是要構建靜態庫卻不能使用tar，而要使用另一個工具ar。tar和ar都是歸檔工具，但是它們的目的是不同的。tar僅僅是用來創建歸檔文件（即通常以.tar為後綴的文件）的，ar也完成上述工作，但是做了一些額外的處理，它會為被歸檔的目標文件中的符號建立索引，當和應用程序鏈接時，建立的這些索引將回收鏈接過程。

ar比較經常用到的就是有三個命令選項:r(插入)、c(創建)和s(建立索引)，而且這三個選項往往是一起使用。參數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。參數c：創建一個庫。不管庫是否存在，都將創建。參數s：創建目標文件索引，這在創建較大的庫時能加快時間。（補充：如果不需要創建索引，可改成大寫S參數；如果。a文件缺少索引，可以使用ranlib命令添加）

現在假設有兩個C文件，foo.cbar.c。首先將foo.c和bar.c編譯為目標文件foo.o和bar.o，然後將這兩個目標文件歸檔為一個靜態鏈接庫。

1. 　// bar.c
2. 　　#include "foobar.h"
3. 　　char * bar(void)
5. 　　{
7. 　　printf("This is bar! library1 iscalled\n");
8. 　　return ("bar");
9. 　　}

1. 　　//foo.c
3. 　　#include "foobar.h"
5. 　　char * foo(void)
7. 　　{
9. 　　printf("This is foo!library2 iscalled!\n");
11. 　　return ("foo");
13. 　　}

繼續~~~~~

1. 　//foobar.h
2. 　　#ifndef _FOOBAR_H_
3. #define _FOOBAR_H_
5. 　　#include <stdlib.h>
7. 　　#include <string.h>
9. 　　#include <stdio.h>
11. 　　extern char *foo(void);
13. 　　extern char *bar(void);
15. 　　#endif

執行下令命令：~~~~

1. #gcc -c foo.c -o foo.o
2. #gcc -c bar.c -o bar.o
3. #ar rcs libfoobar.a foo.o bar.o

這基於PC平台的，如果是對於嵌入式平台的構建靜態鏈接庫而言，過程也是完全一樣，唯一需要改變的可能是所用的工具名稱。比如，如果要是為ARM-Linux構建靜態庫，那麼可能需要使用arm-linux-ar。這裡還有一個工具是nm，它可以用來取得目標文件的符號(symbol)信息。這裡，nm打印出了libfoobar.a中的兩個符號：foo和bar。這兩個符號表示的都是函數，因此它們的符號值為0，符號類型為T（text，即表示該符號位於代碼段）。最後一列給出的是符號的名稱。

1. 　　#nm libfoobar.a
2. 　　foo.o:
3. 　　0000000000000000 T foo
4. 　　U puts
5. 　　bar.o:
6. 　　0000000000000000 T bar
7. 　　U puts

現的靜態庫是有了，要怎麼使用這樣的靜態庫呢。應用程序要使用靜態庫就必須要與靜態庫鏈接起來。這裡假設有一個main.c的C文件。應用程序與靜態庫的鏈接是在編譯期完成的.

1. #gcc -g -o foobar main.c -L. –lfoobar
3. 或者直接：gcc –o foobar main.c libfoobar.a
5. 　　zfz@zfz:~/program$ ./foobar
7. 　　This is foo!library2 is
9. 　　foo()=foo
11. 　　This is library1 is called
13. 　　bar()=bar

總結一下啦~~~~

靜態鏈接庫是一種“復制式”的鏈接過程。何謂“復制式”的鏈接過程呢，當靜態鏈接庫與應用程序鏈接時，鏈接器會將靜態鏈接庫復制一份到最終得到的可執行代碼中去。比如：現在有兩個應用程序A和B，兩者都要用到libfoobar.a所提供的功能。那麼，在編譯鏈接A時，鏈接器將復制一份libfoobar.a到A最終的可執行代碼中去，libfoobar.a中的調試信息也會被復制，同樣，在鏈接B時，鏈接器也會復制一份libfoobar.a到B最終的可執行代碼中去。這就是“復制式”鏈接的意義。

查看foobar程序用到的動態鏈接庫：

1. $ ldd foobar
2. linux-gate.so.1 => (0xffffe000)
3. libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0xb7e29000)
4. /lib/ld-linux.so.2 (0xb7f6e000)