头文件+源文件、动态库和静态库、宏定义

文章目录

• 前言
• • 先导问题
  • 解决方案
  • 编译过程
• 宏定义
• 对比头文件+源文件与库文件
• • 头文件+源文件
  • 库文件
  • 共同点
• 链接
• 库文件
• • 动态库
  • 静态库
• Linux下几种库文件
• Linux环境中实例
• • 说明

前言

先导问题

• 如果一个函数在多个文件中同时使用，怎么办？
• 在程序设计中如何避免重复造轮子？

解决方案

• 头文件+源文件，将不同文件的函数引用到当前文件；
• 库文件，通过规范的代码编写成特定的库，以便后续调用；
• 宏定义，通过文本替换来定义简单的函数或变量。

编译过程

宏定义

在预处理阶段，是编译器对文本的替换。

对比头文件+源文件与库文件

头文件+源文件

• 编译前是人类可读的，即源代码；
• 在编译过程中的使用位置：在编译中使用；
• 来源：人手动编写的；
• 文件类型：C++中是.cpp和.hpp文件。

库文件

库是一种可执行代码的二进制形式，已经写好、适用成熟、在遵守相关协议下可以复用被操作系统载入内存中执行的代码。

• 编译后是机器可读的，即二进制文件；
• 在编译过程中的使用位置：在链接中使用；
• 来源：人手动编写后经过编译生成的；
• 文件类型：C++中是.so，.ko，.a文件。

共同点

• 虽然没有规定调用库函数必须引用头文件，但一般约定，当调用库函数的时候需要引用接口函数所在的头文件；
• 一个库文件均有一组头文件与其对应。

链接

链接过程是将链接控制文件、命令行参数、对象文件与库文件融合的过程。

库文件

库文件分为两种：动态库(共享库)和静态库

动态库

• 链接的时候不放入库文件，而是运行的过程中通过映射调用；
• 运行速度慢；
• 生成的目标文件需要在对应的动态库存在的时候才能运行；
• 目标文件小；

静态库

• 链接的时候将.o文件直接放入函数应该在的位置；
• 运行速度快；
• 生成一个目标文件；
• 目标文件大；

Linux下几种库文件

• .so文件：shared object
  .so文件是用户层的动态链接库，用于用户层的动态链接使用，内核态的代码同样不能直接访问。
• .ko文件：kernel object
  .ko文件是内核态的动态链接库，用于内核态的动态链接使用，可以用于内核之间的模块相互调用。用户态的代码不可直接调用内核态的代码，但是可以通过其他方式进行通信。
• .a文件：archive
  .a文件是用于静态链接时，使用的静态库。
• .o文件：object
  .o文件是编译生成的目标文件，.a文件就是由.o文件打包生成的。

Linux环境中实例

文件名：test.c

#include int testfunc(void)
{puts("I'm so file.");return 123;
}

文件名：test.h

#ifndef SO_TEST
#define SO_TEST
int testfunc(void);
#endif

文件名：mytest.c

#include 
#include "test.h"int main()
{printf("%d\n", testfunc());return 0;
}

在Linux终端中输入

gcc test.c -fPIC -shared -o libtest.so
sudo link libtest.so /usr/lib/libtest.so
gcc mytest.c -L . -l test -o mytest

说明

• 默认程序运行的时候会在/usr/lib下寻找库；
• 一种是通过软链接将库链接到/usr/lib下；
• 另一种是修改PATH和 LD_LIBRARY_PATH，PATH是命令的环境变量，LD_LIBRARY_PATH是库的环境变量。详见Makefile与bash一文。
• gcc test.c -fPIC -shared -o libtest.so
  -fPIC：位置无关代码(Position Independent Code, PIC)
  -shared：告诉编译器这是要编译动态链接库
  编译最终的命名规则是以lib开头的，即libxxx.so
• gcc mytest.c -L . -l test -o mytest
  -L：寻找库的目录，.是当前目录
  -l：(小L)要链接的库
• 注意与-I的区分，因为很多时候很难分得清大i还是小L（当然还有数字1）

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