C語(yǔ)言的函數(shù)庫(kù)是多組經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的常用函數(shù)的集合，編寫(xiě)C語(yǔ)言程序時(shí)使用庫(kù)函數(shù)，既可以提高程序運(yùn)行效率，又可以提高編程質(zhì)量，使用方法如#include 和#include。

根據(jù)使用庫(kù)函數(shù)時(shí)，函數(shù)庫(kù)加載時(shí)機(jī)的差異，將函數(shù)庫(kù)分為靜態(tài)函數(shù)庫(kù)和動(dòng)態(tài)函數(shù)庫(kù)，具體差異是：C語(yǔ)言程序如果使用靜態(tài)函數(shù)庫(kù)的函數(shù)，那么整個(gè)函數(shù)庫(kù)的代碼都會(huì)和C語(yǔ)言程序一起編譯成可執(zhí)行代碼，程序的體積會(huì)膨脹；如果使用動(dòng)態(tài)函數(shù)庫(kù)的函數(shù)，則C語(yǔ)言程序只會(huì)和函數(shù)庫(kù)文件名以及函數(shù)名一起編譯成可執(zhí)行代碼（不編譯函數(shù)代碼），運(yùn)行時(shí)去查找函數(shù)庫(kù)文件和函數(shù)體，程序的體積基本不變。

簡(jiǎn)單概括就是，靜態(tài)函數(shù)庫(kù)是“以空間換時(shí)間”，增加程序體積，減少運(yùn)行時(shí)間，如果靜態(tài)函數(shù)庫(kù)發(fā)生改變，則整個(gè)程序必須重新編譯，因?yàn)楹瘮?shù)庫(kù)被整合到了最終可執(zhí)行代碼中;動(dòng)態(tài)函數(shù)庫(kù)則是“以時(shí)間換空間”，增加運(yùn)行時(shí)間，減少程序體積，如果動(dòng)態(tài)函數(shù)庫(kù)發(fā)生改變，程序無(wú)須重新編譯，因?yàn)楹瘮?shù)庫(kù)沒(méi)有整合到最終可執(zhí)行代碼中。

Linux中靜態(tài)函數(shù)庫(kù)表示為”libxxx.a”，windows中后綴名為”.lib”；Linux中動(dòng)態(tài)函數(shù)庫(kù)表示為”libxxx.so”，windows中后綴名為”.dll”。函數(shù)庫(kù)中存放內(nèi)容包括：（1）函數(shù)名稱(chēng)，（2）函數(shù)目標(biāo)代碼（二進(jìn)制），（3）重定位信息（鏈接需要）等。

1 靜態(tài)函數(shù)庫(kù)的制作和使用

靜態(tài)函數(shù)庫(kù)的制作步驟可以用下圖來(lái)描述，具體包括

(1)編寫(xiě)函數(shù)的.c文件(例如add.c、sub.c、mul.c和div.c)

(2)編寫(xiě)Makefile，然后make，實(shí)現(xiàn)函數(shù)的編譯和歸檔入庫(kù)

函數(shù)的編譯：使用gcc –c 只編譯不鏈接函數(shù).c文件，分別生成函數(shù)的目標(biāo)文件（例如add.o、sub.o、mul.o和div.o）。

函數(shù)的歸檔入庫(kù)：使用ar -rc libxxx.a $(objects) 將目標(biāo)文件歸檔入庫(kù)。

(3)編寫(xiě)頭文件(例如ku.h)，聲明靜態(tài)函數(shù)庫(kù)中的所有函數(shù)，目的是kumain.c函數(shù)#include頭文件后，可以調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)，至此，完成函數(shù)庫(kù)的制作。

1.1 靜態(tài)函數(shù)庫(kù)的制作示例

示例的內(nèi)容是建立靜態(tài)函數(shù)庫(kù)libstatic.a，庫(kù)中包括add、sub、mul和div函數(shù)，然后在kumain.c函數(shù)中引用這4個(gè)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)整數(shù)的加減乘除，整個(gè)文件的結(jié)構(gòu)是

(1) 編寫(xiě)函數(shù)的.c文件

編寫(xiě)4個(gè)函數(shù)文件add.c、sub.c、mul.c和div.c

// add.c 
float add(int a, int b)
{
 return (a+b);
} 
 // sub.c 
float sub(int a, int b)
{
return (a-b);
} 
 // mul.c 
float mul(int a, int b)
{
return (a*b);
} 
 // div.c 
float div(int a, int b)
{
return (a/b);
} 

(2)編寫(xiě)頭文件

// ku.h 
float add(int a, int b);
float sub(int a, int b);
float mul(int a, int b);
float div(int a, int b);

(3)編寫(xiě)Makefile

### Makefile for static func lib 
objects = add.o sub.o mul.o div.o
 
libstatic.a : $(objects)
   ar -rc libstatic.a $(objects)

add.o : add.c
  gcc -c add.c

sub.o : sub.c
  gcc -c sub.c

mul.o : mul.c
  gcc -c mul.c

div.o : div.c
  gcc -c div.c

clean : 
  rm libstatic.a $(objects)

(4)使用make編譯.c文件，生成.o文件，歸檔.o文件到函數(shù)庫(kù)libstatic.a中，完成靜態(tài)函數(shù)庫(kù)的制作。

1.2 靜態(tài)函數(shù)庫(kù)的使用

(1)編寫(xiě)kumain.c，調(diào)用libstatic.a中的add、sub、mul和div函數(shù)

// kumain.c 
#include <stdio.h>
#include "ku.h" 

int main (void)
{
int a,b;
a = 10;
b = 3;

printf("a = %d.\nb = %d.\n",a,b);
printf("static a+b = %f.\n",add(a,b));
printf("static a-b = %f.\n",sub(a,b));
printf("static a*b = %f.\n",mul(a,b));
printf("static a/b = %f.\n",div(a,b));

return 0;

}

(2)使用gcc kumain.c –o kumain.o –L ./ku2 –lstatic 編譯kumain.c文件，運(yùn)行./kumain.o查看運(yùn)行結(jié)果，成功。

1.3 使用nm查看kumain.o中的符號(hào)信息

nm命令是列出.o文件，.a文件和.so文件中的符號(hào)信息，如符號(hào)的值，符號(hào)類(lèi)型及符號(hào)名稱(chēng)等。符號(hào)通常指定義出的函數(shù)，全局變量等。

使用 nm libstatic.a查看符號(hào)信息，得到

使用nm kumain.o >label.text查看kumain.o中的符號(hào)信息，得到

080484f9 T add
0804a020 B __bss_start
0804a020 b completed.6591
0804a018 D __data_start
0804a018 W data_start
t deregister_tm_clones
0804853c T div
080483e0 t __do_global_dtors_aux
08049f0c t __do_global_dtors_aux_fini_array_entry
0804a01c D __dso_handle
08049f14 d _DYNAMIC
0804a020 D _edata
0804a024 B _end
080485c4 T _fini
080485d8 R _fp_hw
t frame_dummy
08049f08 t __frame_dummy_init_array_entry
080487b8 r __FRAME_END__
0804a000 d _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
     w __gmon_start__
080482cc T _init
08049f0c t __init_array_end
08049f08 t __init_array_start
080485dc R _IO_stdin_used
     w _ITM_deregisterTMCloneTable
     w _ITM_registerTMCloneTable
08049f10 d __JCR_END__
08049f10 d __JCR_LIST__
     w _Jv_RegisterClasses
080485c0 T __libc_csu_fini
T __libc_csu_init
     U __libc_start_main@@GLIBC_2.0
0804842d T main
T mul
     U printf@@GLIBC_2.0
080483a0 t register_tm_clones
T _start
0804850f T sub
0804a020 D __TMC_END__
T __x86.get_pc_thunk.bx

1.4 nm命令簡(jiǎn)介

nm [option(s)] [file(s)]

有用的options:

-A 在每個(gè)符號(hào)信息的前面打印所在對(duì)象文件名稱(chēng)；
-C 輸出demangle過(guò)了的符號(hào)名稱(chēng)；
-D 打印動(dòng)態(tài)符號(hào)；
-l 使用對(duì)象文件中的調(diào)試信息打印出所在源文件及行號(hào)；
-n 按照地址/符號(hào)值來(lái)排序；
-u 打印出那些未定義的符號(hào)；

常見(jiàn)的符號(hào)類(lèi)型

A 該符號(hào)的值在今后的鏈接中將不再改變；

B 該符號(hào)放在BSS段中，通常是那些未初始化的全局變量；

D 該符號(hào)放在普通的數(shù)據(jù)段中，通常是那些已經(jīng)初始化的全局變量；

T 該符號(hào)放在代碼段中，通常是那些全局非靜態(tài)函數(shù)；

U 該符號(hào)未定義過(guò)，需要自其他對(duì)象文件中鏈接進(jìn)來(lái)；

W 未明確指定的弱鏈接符號(hào)；同鏈接的其他對(duì)象文件中有它的定義就用上，否則就用一個(gè)系統(tǒng)特別指定的默認(rèn)值。

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