【Linux】Linux编译器-g++、gcc、动静态库

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目录

  ✨说在前面

🍋知识点一：Linux编译器-g++、gcc

•🌰1. 背景知识

•🌰2. gcc如何完成

•🌰3. 条件编译的作用

•🌰4. 函数库

 🍇库的定义

 🍇动态库与静态库

 🍇动静态库对比

 🍇验证工作

 🍇技术上理解库

 • ✨SumUp结语

  ✨说在前面

亲爱的读者们大家好！💖💖💖，我们又见面了，上篇文章我们讲解了linux中的重要工具-yum和vim，大家可以回顾一下，加深印象~

我们今天给大家讲解一下Linux中的另外一个重要工具-编译器g++、gcc以及他们在Linux命令中的使用。更重要的是，由编译和链接这部分知识所牵涉出来的动态库、静态库的链接问题。动静态库是很重要的，在后面我们还会进行二次学习，希望大家可以好好学习本篇博客，为以后的学习打下坚实的基础。

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【Linux】Linux重要工具

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🍋知识点一：Linux编译器-g++、gcc

•🌰1. 背景知识

对于这一部分内容，需要一些前置的编译链接的相关知识。如果大家忘记了或者对这部分内容还有欠缺，可以看看我的这两篇文章：

【C语言】编译与链接过程详解：从源码到可执行程序,-CSDN博客

【C语言】详解预处理-CSDN博客

•🌰2. gcc如何完成

🍇预处理

预处理功能主要包括宏定义、文件包含、条件编译、去注释等。 预处理指令是以#号开头的代码行。 gcc –E hello.c –o hello.i 选项“-E”，该选项的作用是让 gcc 在预处理结束后停止编译过程。 选项“-o”是指目标文件,“.i”文件为已经过预处理的C原始程序。

我们可以看到.i为后缀的文件处理了宏、条件编译，并且展开了头文件，所以main函数所在的位置是841行，而上面都是头文件的内容。 

 🍇编译

在这个阶段中，gcc 首先要检查代码的规范性、是否有语法错误等，以确定代码的实际要做的工作，在检查无误后，gcc 把代码翻译成汇编语言。 用户可以使用“-S”选项来进行查看，该选项只进行编译而不进行汇编，生成汇编代码。 

  🍇汇编

汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成目标文件，读者在此可使用选项“-c”就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码了。

注意：以.o为后缀的文件称为二进制可重定位目标文件。

🍇链接

在编译代码的过程中，我们通常将多个.c文件编译形成.o文件，然后结合链接库一起打包形成可执行文件，而对于.i、.s为后缀的文件在编译过程中不会正在形成。

 举例如下：

•🌰3. 条件编译的作用

从大家从学习面向过程语言开始，就学习了条件编译。那么大家当时是否疑惑，为什么要有条件编译，条件编译究竟有什么作用呢？

我们利用上节课学习的vim写出下面代码：

 这份代码相信大家都能看懂，由于定义M被注释了，所以应该会输出 professional version（专业版）。但是注意，在编译的过程中，我们可以加上宏定义的指令，如下

 因此，条件编译有什么意义呢？我们举出下面三个场景：

scene1：如上，软件对专业度、收费情况进行区分（业务），使用条件编译，可以进行代码动态裁剪。

scene2：内核源代码也是采用条件编译进行动态裁剪。

scene3：开发工具，应用软件。

•🌰4. 函数库

 🍇库的定义

我们的C程序中，并没有定义“printf”的函数实现,且在预编译中包含的“stdio.h”中也只有该函数的声明，而没有定义函数的实现，那么，是在哪里实“printf”函数的呢?

答案是：系统把这些函数实现都被做到名为 libc.so.6 的库文件中去了，在没有特别指定，gcc 会到系统默认的搜索路径“/usr/lib”下进行查找，也就是链接到 libc.so.6 库函数中去,这样就能实现函数“printf”了，而这也就是链接的作用。

定义：库是一套方法或数据集，为我们的开发提供最基本的保证（基本接口、功能，加速我们二次开发）。

 🍇动态库与静态库

1. 动态库（.so / .ddl）：动态链接既涉及编译时的准备工作（如记录外部符号引用、生成占位符地址等），也涉及运行时的实际链接过程（如加载动态库、解析符号地址等）。程序的编译链接阶段会进行一些相关的设置，以确保程序具备在运行时到动态库中寻找所需方法的能力。

 我们可以用一个例子来理解动态库链接的过程。

假设你初中刚毕业，看到了高中的课表，其中计划下午13:00进行上网，但是不知道在哪里上网，于是你询问学长得知在学校东门左100米处有一个XX网吧，可以在这个地方上网。

 在这个例子中，初中刚毕业，是在上高中之前通过询问学长的方式得到上网的地址，而高中就相当于程序，当上高中之后，我直接根据之前询问学长所得知的网吧地址直接去就行了，这就是动态链接在运行时的实际链接过程。

注意：动态库被多个程序共享，一旦缺失，会导致所有程序无法执行！

2. 静态库（.a / .lib）：程序在编译链接的时候将库的代码连接到可执行文件中，程序运行的时候将不再需要静态库。

我们依然继续刚才的例子，学校发现了很多学生都喜欢在网吧打游戏，这对学生的成绩造成了很大的影响，所以学校取缔了这个网吧，于是你中午没上网，导致你不想听下午的课程了，这就对应了动态库的不可缺失性。

但是你就是想完成这样一个过程，于是你找到了这个网吧的老板，要求在电脑仓库中拿出进而我之前上网的机子同款的机子买下来，然后带到学校去进行操作，这就是静态链接。静态链接会将静态库中对应函数的方法直接拷贝给我自己，因此会造成静态链接的程序体积很大。

注意：静态链接只有在链接的时候有用，一旦形成可执行程序，该程序可以不再需要此静态库。

 🍇动静态库对比

1. 链接动态库形成的可执行程序一定很小。

2. 可执行程序对静态库的依赖小，而动态库不能缺失。

3. 程序运行，需要加载到内存。如果是静态链接，会导致内存中出现大量重复代码，浪费资源。

4. 动态链接比较节省内存和磁盘资源。

 🍇验证工作

1. 我们可以在 /usr/lib64 目录下查看系统的库：

 2. 我们可以用 ldd 命令查看该文件依赖哪些动态库：

而 libc.so 就是C语言的标准库，包含了多种C函数方法的实现。

3. 我们可以通过在选项后面增加 -static 来强制静态链接：

注意：C++和C在库的链接上是一样的，唯一的不同是C的编译器使用的是gcc，而C++使用的工具是g++，大家可以敲一敲键盘自行体验C++的工静态库链接过程。

 🍇技术上理解库

我们知道，在编译的过程中，我们会将一份或多份的.c文件转换成.o文件再和库进行链接。假设我们希望提供被人程序以及方法的声明，而不希望方法的实现被看到，我们应该怎么操作呢？

我们先写一份代码：

我们希望在 code1.h 中声明 func1 ，在 code1.c 中实现 func1，func2 同理，那么我们新创建一个 lib 目录，在该目录下进行操作：

 完成code1和code2相应内容代码：

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 我们可以将 lib 保留，将备份文件拷贝出去：

接着，我们先将.c文件编译，然后我们就可以将含有 func1 和 func2 的.c文件删除了：

接下来我们直接链接.o文件，得到可执行程序：

这样，我们就像别人隐藏了主函数中特定接口的实现了。

其实，借助这个示例，我想表达的是，所谓库，本质也是许许多多个.o文件构成的。我们写的代码编译成.o后，和库链接，其实就是链接这些.o文件。

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 • ✨SumUp结语

到这里本篇文章的内容就结束了，本节给大家讲解了Linux的又一类重要工具-编译器。大家可以将我文章中写的操作自己实操一遍。加深印象。希望大家能够认真学习，迎接接下来的挑战，期待大家继续捧场~💖💖💖