Linux 链接器如何使用静态库来解析引用

2023-12-15 04:55:42

通过进行代码实践

链接器在解析引用时,可以使用静态库来满足对未定义符号的引用。以下是使用静态库的一般步骤:

  1. 编写代码: 首先,写源代码文件,其中包含对某个库中函数或变量的引用。例如,有一个文件 main.c,其中包含对库函数的调用。

    // main.c
    #include <stdio.h>
    
    // 外部函数声明,该函数定义在库中
    extern void libraryFunction();
    
    int main() {
        printf("Calling library function...\n");
        libraryFunction();
        return 0;
    }
    

库源码:

//mylibrary.c
#include <stdio.h>
void libraryFunction(){
    printf("libraryFunction");
}
  1. 编译对象文件: 编译源文件以生成对象文件。这将创建一个与源文件相对应的 .o.obj 文件。

构建调用函数的目标文件:

gcc -c main.c -o main.o

构建库的目标文件:

gcc -c mylibrary.c -o mylibrary.o
  1. 创建静态库: 使用编译器工具(通常是 ar)创建静态库。静态库文件的命名通常以 lib 开头,以 .a 结尾。

    ar rcs libmylibrary.a mylibrary.o
    

    上述命令将 mylibrary.o 文件打包成静态库 libmylibrary.a

  2. 链接应用程序: 将生成的对象文件与静态库链接起来,以生成可执行文件。

    gcc main.o -o myapp -L. -lmylibrary
    
    • -L.:告诉链接器在当前目录中查找库文件。
    • -lmylibrary:指定链接的库,去掉前缀 lib 和文件扩展名,链接器会自动查找 libmylibrary.a
  3. 运行应用程序: 最后,运行生成的可执行文件。

    ./myapp
    

运行结果:
在这里插入图片描述
目录:
在这里插入图片描述

通过这个过程,链接器将在静态库中查找并解析在源代码中引用但未定义的符号,从而完成对库函数的引用。需要确保静态库和可执行文件在相同的目录中,或者通过适当的路径设置使得链接器能够找到静态库。

静态库在编译时被链接到可执行文件中的基本原理

链接器使用静态库解析引用的过程可以分为几个基本步骤,从原理的角度来理解:

  1. 创建静态库: 静态库是由一组目标文件(.o.obj 文件)打包而成的。这些目标文件包含了一些编译好的代码和数据,可能是一些函数的实现和相关的数据结构。

  2. 引用与定义分离: 在源代码中,当你使用 extern 声明一个函数或变量时,它表示这个符号是在其他地方定义的,而当前文件中只是引用了它,还没有具体的实现。
    链接: extern关键字解析

    // 在一个源文件中的引用
    extern void someFunction();
    
  3. 编译阶段: 源代码通过编译器生成目标文件。在编译时,编译器并不关心 extern 声明的符号在哪里定义,而只是生成对这些符号的引用。

  4. 创建可执行文件: 当所有的源文件都被编译成目标文件后,链接器负责将这些目标文件合并成一个可执行文件。在这个过程中,如果某个符号在当前目标文件中没有定义,而只是声明(使用了 extern),链接器会去查找其他的目标文件或静态库来找到符号的定义。

  5. 静态库链接: 当链接器在链接时遇到 extern 声明的符号时,它会查找静态库中的目标文件,然后将符号与静态库中对应目标文件的定义关联起来。这个过程实际上是将静态库中的目标文件提取出来,合并到最终的可执行文件中。

  6. 生成可执行文件: 最终,链接器生成一个包含所有目标文件和静态库中代码的可执行文件。这个可执行文件中包含了所有符号的定义,使得程序能够正确运行。

原理总结

链接器通过在链接过程中查找静态库中的目标文件,将其合并到可执行文件中,从而解析了对静态库中定义的函数和变量的引用。这样,程序就能够在运行时访问静态库中的功能。这也是静态库在编译时被链接到可执行文件中的基本原理。

QA:

.obj文件是什么?

.obj 文件是一种目标文件(Object File),它是源代码编译后生成的中间文件,包含了汇编或机器代码、符号表以及其他一些用于链接的信息。这个文件是编译过程中的一个阶段,通常在源代码被编译成机器代码之前。

主要的编译过程包括以下步骤:

  1. 预处理(Preprocessing): 展开宏、包含头文件等。

  2. 编译(Compilation): 将预处理后的源代码翻译成汇编语言或机器代码。

  3. 汇编(Assembly): 将汇编代码转化成机器代码,并生成目标文件(.obj 文件)。

  4. 链接(Linking): 将所有目标文件和可能的库链接在一起,生成最终的可执行文件。

.obj 文件是编译器生成的中间产物,其中包含了编译阶段产生的汇编或机器代码,以及与链接有关的一些元数据,比如符号表(用于记录变量和函数的信息)、重定位信息(用于指示链接器在最终的可执行文件中放置代码的位置)等。

在编译过程中,.obj 文件用于保存每个源文件的编译结果,这样链接器可以在链接阶段将它们组合起来,生成最终的可执行文件。在不同的操作系统和体系结构中,目标文件的格式可能有所不同。在Windows平台上,常见的目标文件格式是 .obj,而在类Unix系统上,通常使用的是 .o 文件。

文章来源:https://blog.csdn.net/Shujie_L/article/details/135006420
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