g++ 编译器创建静态和动态链接库

                     

贡献者： addis

　　 参考这篇文章和这篇文章．

• 用 ldd 可执行文件 可以查看一个程序使用的所有动态链接库，包括库所依赖的其他库
• linux 编译器默认搜索路径（不包含子目录）/usr/local/lib, /usr/local/lib64, /usr/lib and /usr/lib64

　　 事实上，用 apt 安装 lib*-dev 就是在系统的默认搜索路径添加头文件和 lib*.a，lib*.so 文件，以及它依赖的 package 中的这些文件．这些文件在同一系统版本和同一 cpu 架构都是通用的（运气好的话也可能在不同系统中通用）．

1. 静态链接库

　　 .a 文件是 static library, 在编译的时候一起编入可执行文件. 下面举一个例子

// lib1.cpp
#include <iostream>
using namespace std;
int f1()
{ cout << "In library 1" << endl; }

　　 再编一个主文件

// main.cpp
#include <iostream>
using namespace std;
void f1();
int main()
{
  f1();
  cout << "In main" << endl;
}

　　 如果将这两个文件用 g++ 正常编译 g++ main.cpp lib1.cpp 执行结果为

In library 1
In main

但现在我们把 lib1.cpp 先编译成 .o 文件

g++ -static -c -o lib1.o lib1.cpp

　　 (其实 -o lib1.o 可以省略)（-static 用于静态编译）, 再从 .o 文件生成 .a 文件 .a 文件的命名规则一般是前面加 (lib*.a)

ar rcs lib1.a lib1.o

可以将多个 .o 文件封装到 .a 里面, 在后面添加 lib2.o, lib3.o 等即可．.a 就是 .o 的压缩文件（archive），ar 和 tar 差不多．(其中 rcs 选项中的 r 选项是添加并替换旧文件（如果有同名）, c 选项是 create archive, s 选项是 write out an index, 虽然还是不明白什么意思)．若要打印文件内容，用 ar p lib1.a 或者 ar pv lib1.a（verbose）．若要取出所有文件，用 ar x lib1.a [文件1] [文件2]．

　　 再来将 lib1.a 和主程序文件一块编译

g++ main.cpp -o main.x -L./ -l 1

　　 其中 -o 的作用是给生成的可执行文件命名, -L 的作用是声明 .a 所在的目录, -l 是指明所用的 .a 文件, (将 lib*.a 写成 * 即可). 现在就可以运行 main.x 了 ./main.x

• 所以简单来说，静态链接库 .a 就是 archive 的 .o 文件．在 link 阶段使用．
• 另外要注意 g++ 在 link 阶段 .o 或 .a 的顺序是非常重要的，某个 o 文件只能调用在它后面列出的 o 文件，否则会提示找不到 symbol．要让 g++ 忽略这个顺序，可以使用 -Wl,--start-group 文件1 文件2 ... -Wl,--end-group，这样 linker 找不到 symbol 时就会在 group 内的文件中反复搜索（编译速度会降低）．
• 总之，有空还是多看看 g++ 手册吧．

2. 动态链接库 (*.so)

　　 创建动态库：

g++ -shared -fPIC -o lib1.so lib1.cpp

　　 使用方法: 把 cpp 编译成 .o 文件时不需要声明动态链接库和所在目录, -c 选项普通编译即可.

g++ -c main.cpp

把 .o 文件链接成可执行文件时, 在最后 (注意必须是在最后) 加上 -Wl,-rpath,<library path> -L<library path> -l <libname1> -l <libname2> 其中 -Wl,aaa,bbb 命令是将 aaa bbb 选项传给 linker, 剩下的 -L<library path> -l <libname1> -l <libname2> 的用法和上述 .a 中的一样.

g++ -o main.x main.o -l1 -L./ -Wl,-rpath,./

可以用 ldd main.x 查看动态链接库，会发现其中有 lib1.so．如果不用 rpath，也可以在执行可执行文件以前把路径加入到环境变量 LD_LIBRARY_PATH 中．rpath 可以是相对于可执行文件的相对路径，也可以是绝对路径．

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/your/custom/path/

• 注意 rpath 只能设定当前可执行文件的的路径，如果可执行文件依赖的 .so 文件所需要的 .so 文件不在默认路径，就只能通过修改 LD_LIBRARY_PATH 才可以．
• 如果不指定 rpath，设置环境变量 LD_RUN_PATH 也是等效的．链接的程序是 ld，而动态链接库是 ld-linux.so
• 如果要修改已经编译好的可执行文件（包括 so）的 rpath，可以用 chrpath 或者 patchelf 参考这里．
• 如果同样的 -l 既能匹配 lib***.a 也能匹配 lib***.so，那么 gcc 会默认选 .so（貌似有时候二者都需要）．如果想要静态链接，要么用 -static 选项（禁止链接到任何动态 lib），要么直接指定 .a 的地址和文件名，如 g++ -o main.x f1.o /some/path/lib***.a another/path/lib***.a．
• 如果要查看 .a 或 .so 文件里面是否有某个函数，用例如 nm -A /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libflint.a | grep fmpz_set 类似地也有 nm xxx.so
• 如果 rpath 是相对路径，那么它相对的是 pwd 而不是可执行文件的位置，定义时可以使用 ${ORIGIN} 来表示可执行文件的位置．

　　 Linux 程序运行时搜索动态链接库的顺序：

• 环境变量 LD_LIBRARY_PATH
• 可执行文件的 rpath
• /lib/ 和 /usr/lib/ 中的，以及 /etc/ld.so.conf 中的文件
• ld --verbose | grep SEARCH_DIR | tr -s ' ;' \\012 可以查看 linker 的默认搜索路径
• sudo ldconfig 可以更新动态链接库的搜索

3. 多个动态库

　　 动态库本身也可以依赖于其他动态库，例如再添加一个程序

// lib0.cpp
#include <iostream>
using namespace std;
void f0()
{
  cout << "In library 0" << endl;
}

然后修改 lib1

// lib1.cpp
#include <iostream>
using namespace std;
void f1()
{
  cout << "In library 1" << endl;
  void f0();
  f0();
}

制作库

g++ -c lib0.cpp lib1.cpp // 生成 lib0.o lib1.o
g++ -shared -fPIC -o lib0.so lib0.cpp
g++ -shared -fPIC -o lib1.so lib1.cpp -l0 -L./ -Wl,-rpath,./

编译主程序，使用库，注意只需要链接 lib1

g++ -c main.cpp
g++ -o main.x main.o -l1 -L./ -Wl,-rpath,./

用 ldd main.x 检查所有依赖的动态库，会发现 lib0, lib1 都在．