原创 C语言静态函数库的制作和使用方法

作者：杨硕，华清远见嵌入式学院讲师。

一．库函数简介：

C语言中有一些函数会执行一些标准任务，可以事先对这些函数进行编译，然后将他们放置在一些特殊的目标代码文件中，这些目标代码文件称为库。
库文件中的函数可以通过连接程序与应用程序进行链接，这样就不用在每次执行程序时都对这些通用的函数进行编译了。
标准的C函数库名称为libc，包含了诸如内存管理或者输入输出操作的基本函数。这些库放置在系统的公用目录下，如/usr/lib，系统中的任何用户都可以利用这些库函数，用户也可以自己建立库。

库的两种形式：静态库；共享库

二.静态库：

1）基本概念：

静态库又称为文档文件（Archive File）。它是多个.o文件的集合。Linux中静态库文件的后缀为"a"。

静态库的代码在编译时就已经链接到应用程序中

静态库中的各个成员（.o文件）没有特殊的存在格式，仅仅是一个.o文件的集合。
使用"ar"工具维护和管理静态库

2）如何建立和使用静态库

下面是一个建立静态链接库的例子：

1.编写源文件：

源码一：my_strcpy.c:（实现一个strcpy的功能）

#include <stdio.h>
        #include <string.h>
        #include <stdlib.h>
        void my_strcpy(char *des, const char *src)
        {
                      while (*des++ = *src++);
        }

源码二：my_strcmp.c(实现一个strcmp的功能)

#include <stdio.h>
        #include <string.h>
        #include <stdlib.h>
        

int my_strcmp(const char *obj1, const char *obj2)
        {
                        while (*obj1 && *obj2)
                        {
                                        if (*obj1 - *obj2)
                                        {
                                                        return (*obj1 - *obj2);
                                        }
                                        else
                                        {
                                                        obj1++;
                                                        obj2++;
                                        }
                        }
                        return 0;
        }

2、生成.o文件

gcc -c my_strcpy.c my_strcmp.c

3、建立静态链接库

ar rcs libmylib.a *.o

这样，就在当前路径下面建立好了libmylib.a的静态库；

ar的三个参数中：r代表将文件插入归档文件中，c代表建立归档文件，s代表若归档文件中包含了对象模式，可利用此参数建立备存文件的符号表。

lib和.a都是系统指定的静态库文件的固定格式，mylib才是静态库的名称，编译时，链接器会在标准路径（/usr/lib;/lib）或者用户指定的路径下去找.a的文件。

4、测试静态链接库

编写测试代码：main.c

#include <stdio.h>
        #include <string.h>

int main()
        {
                int res;
                char des[100] = {0};
                const char *s1 = "hello linux.";
                const char *s2 = "hello world."
               
                my_strcpy(des, s1);
                printf("%s\n", des);
                bzero(des, 0);
                my_strcpy(des, s2);
                printf("%s\n", des);
               
                res = my_strcmp(s1, s2);
                if (res > 0)
                                printf("s1 > s2\n");
                else if (res < 0)
                                printf("s1 < s2\n");
                else
                                printf("s1 = s2\n");
                return 0;
        }
        gcc -o main main.c -static -L. –lmylib

-static指定编译器链接静态库，-L.指定静态库的路径为当前路径，在gcc编译器中引用可搜索到的目录和库文件时需用（-l+库名），如在gcc中加入-lm可以在程序汇中链接标准算术库，加上-lpthread可以链接到linux标准线程库

执行./main后的输出结果：

hello linux.
        hello world.
        s1 < s2

3）小结：

使用静态库可以使程序不依赖于任何其他库而独立运行，但是会占用很多内存空间以及磁盘空间，而且如果库文件更新，则需重新编译源代码，使用起来不够灵活。

我们用ls –l main可以发现，可执行程序main的大小是500多KB，之所以会这么大就是因为我们在编译的时候指定了-static，这样编译时所有需要链接的库都是以静态库的形式链接的，而我们知道gcc默认会链接到标准C库，所以我们把标准C库的静态库版本也链接到了可执行程序里，导致程序占用的磁盘空间增大。

其实，编译的时候不需要加-static，直接用gcc -o main main.c -L. –lmylib，连接器会为我们链接指定的静态库以及标准C的共享库，这样编译之后，可执行程序只有7KB左右大小。