Linux C/C++编程之静态库

10.3.1  静态库的基本概念

静态库文件的后缀为.a，在Linux下一般命名为libxxx.a。当有程序使用某个静态库时，在链接步骤中，链接器将从静态库文件中取得的代码复制到生成的可执行文件中，即整个库中的所有函数都被链接到可执行文件中。因此使用静态库的可执行文件通常较大。但使用静态库的优点也非常明显，即可执行程序最终运行时不需要和该库有关的文件的支持，因为所有使用的函数都已经被编译进去了，可执行文件可以直接运行。当然，有时候这也是一个缺点，比如静态库里的内容改变了，那么程序（调用者）必须重新编译。

通常使用ar命令来创建静态库。通过ar命令其实就是把一些目标文件（.o）组合在一起，成为一个单独的静态库。Linux上创建静态库的步骤如下：

（1）编辑源文件（比如.c或.cpp文件）。

（2）通过gcc -c xxx.c或g++ -c xxx.cpp生成目标文件（即.o文件）。

（3）用ar归档目标文件，生成静态库。

（4）配合静态库写一个头文件，文件里的内容就是提供给外面使用的函数、变量或类的声明。

要学会创建静态库，主要是学会ar命令的使用。ar命令不但可以创建静态库，还可以修改或提取已有静态库中的信息。它的常见用法如下：

ar [option] libxxx.a xx1.o xx2.o xx3.o ...

其中，option是ar命令的选项；libxxx.a是生成的静态库文件的名字，xxx通常是我们自己设定的名字，lib是一种习惯，静态库通常以lib开头；后面的xx1.o、xx2.o、xx3.o是要归档进静态库中的目标代码文件，可以有多个，所以后面用省略号。

常用选项如下：

（1）选项c：用来创建一个库。无论库是否存在，都将创建。

（2）选项s：创建目标文件索引，这在创建较大的库时能加快时间。如果不需要创建索引，可改成大写S参数；如果.a文件缺少索引，还可以使用ranlib命令添加。

（3）选项r：在库中插入模块，若插入的模块名已经在库中存在，则将替换同名的模块。如果若干模块中有一个模块在库中不存在，ar就会显示一个错误消息，并不会替换其他同名模块。默认情况下，新的成员增加在库的结尾处，可以使用其他任意选项来改变增加的位置。

（4）选项t：显示库文件中有哪些目标文件。注意，只显示名称。

（5）选项tv：显示库文件中有哪些目标文件。显示的信息包括文件名、时间、大小等。

（6）选项s：显示静态库文件中的索引表。

要使用静态库很简单，下面我们来看一个例子，生成一个静态库并使用它。

【例10.1】创建并使用静态库（g++版）

（1）打开Visual Studio Code，新建一个源文件test.cpp，内容如下：

#include  <stdio.h>#include <iostream>using namespace std;void f(int age){cout << "your age is " << age << endl;printf("age:%d\n",age);}

代码很简单。这个源码文件主要作为静态库。我们首先将test.cpp文件上传到Linux，在命令行下输入以下命令：

# g++ -c test.cpp

此时会在test.cpp同目录下生成test.o目标文件。再输入以下命令来生成静态库：

# ar rcs libtest.a test.o

其中，ar是静态函数库创建的命令，c是create（创建）的意思，rs前面都有解释。

此时会在同目录下生成libtest.a静态库文件。注意，所要生成的.a文件的名字前3位最好是lib，否则在链接的时候，就可能找不到这个库。

（2）现在静态库生成了，我们另外编写一个源文件来使用该库中的函数f。打开Visual Studio Code，新建一个文件main.cpp，并输入如下代码：

extern void f(int age);   // 声明要使用的函数#include <iostream>using namespace std;int main(int argc, char *argv[]){f(66);cout << "HI" << endl;return 0;}

代码很简单。首先声明一下f，然后就可以在main函数中使用了。保存文件后将其上传到Linux，注意要和libtest.a放在同一个目录，然后在命令行进行编译并运行：

# g++ -o main main.cpp -L. -ltest# ./mainyour age is 66age:66HI

编译运行成功了。其中，-L用来告诉g++去哪里找库文件，它后面加了一个点（.），表示在当前目录下去找库文件；-l用来指定具体的库，其中的lib和.a不用显式写出，g++或gcc会自动去寻找libtest.a，这也是我们前面生成静态库的时候，静态库的文件名要用lib前缀的原因。默认情况下，g++或gcc首先搜索动态库（.so）文件，找不到后再去寻找静态库（.a）文件。当前目录没有动态库文件，因此可以找到静态库文件。

gcc和g++使用静态库的过程类似，下面列举一个gcc版本的例子。

【例10.2】创建并使用静态库（gcc版）

（1）打开Visual Studio Code，新建一个源文件test.cpp，内容如下：

#include  <stdio.h>void f(int age){printf("age:%d\n",age);}

这个源码文件主要作为静态库。我们首先将test.c文件上传到Linux，在命令行下输入如下命令：

# gcc -c test.cpp

此时会在test.cpp同目录下生成test.o目标文件。再输入以下命令来生成静态库：

# ar rcs libtest.a test.o

此时会在同目录下生成libtest.a静态库文件。

（2）现在静态库生成了，我们另外编写一个源文件来使用该库中的函数f。打开Visual Studio Code，新建一个文件main.cpp，并输入如下代码：

extern void f(int age);   // 声明要使用的函数int main(int argc, char *argv[]){f(66);return 0;}

代码很简单，首先声明一下f，然后就可以在main函数中使用了。保存代码后将其上传到Linux，注意要和libtest.a放在同一个目录，然后在命令行进行编译并运行：

# gcc -o main main.cpp -L. -ltest# ./mainage:66

编译运行成功了。其中，-L用来告诉gcc去哪里找库文件，它后面加了一个点（.），表示在当前目录下去找库文件；-l用来指定具体的库，其中的lib和.a不用显式写出，g++或gcc会自动去寻找libtest.a。默认情况下，g++或gcc首先搜索动态库（.so）文件，找不到后再去寻找静态库（.a）文件。当前目录没有动态库文件，因此可以找到静态库文件。