静态链接（7/11）

在一个软件项目中，为了完成特定功能，除了自定义函数，还可以使用别人已经封装好的函数库，如 C 函数库。库函数的使用避免了重复“造笼子”的重复工作，提高了代码复用率，大大减轻了软件开发的工作量。

库分为静态库和动态库。

静态库。如果在项目中引用了库函数，则在编译时，链接器会将引用的函数代码或变量，链接到可执行文件里，和可执行程序组装在一起，这种库被称为静态库，即在编译阶段链接的库。
动态库。在编译阶段不参与链接，不会和可执行文件组装在一起，而是在程序运行时才被加载到内存参与链接，因此又叫动态链接库。

静态库的本质其实就是可重定位目标文件的归档文件，使用 ar 命令就可以将多个目标文件打包为一个静态库。

jiaming@jiaming-pc:~/Documents/CSDN_Project$ cat test.c 
int add(int a, int b)
{
    
    
	return a + b;
}
int sub(int a, int b)
{
    
    
	return a - b;
}
int mul(int a, int b)
{
    
    
	return a * b;
}
int div(int a, int b)
{
    
    
	return a / b;
}

jiaming@jiaming-pc:~/Documents/CSDN_Project$ cat main.c
#include <stdio.h>

int add(int, int);

int main(void)
{
    
    
	int sum = 0;
	sum = add(1, 2);
	printf("sum=%d\n", sum);
	return 0;
}
jiaming@jiaming-pc:~/Documents/CSDN_Project$ gcc -c test.c # 将源文件 test.c 生成目标文件 test.o
jiaming@jiaming-pc:~/Documents/CSDN_Project$ ar -rcs libtest.a test.o # 使用 ar 命令将多个目标文件打包成 libtest.a
jiaming@jiaming-pc:~/Documents/CSDN_Project$ gcc main.c -L. -ltest # 指定需要链接的静态库及其所在的路径，库的名字 test
jiaming@jiaming-pc:~/Documents/CSDN_Project$ ./a.out 
sum=3

ar 命令：

-c：禁止在创建库时产生的正常消息
-r：如果指定的文件已经存在则替换
-s：无论库是否更新都强制重新生成新的符号表
-d：从库中删除指定的文件
-o：对压缩文档成员进行排序
-q：向库中追加指定文件
-t：打印库中的目标文件
-x：解压库中的目标文件

编译器是以源文件为单位进行编译程序的，链接器在链接过程中逐个对目标文件进行分解组装，这样会产生一个问题：如果在一个源文件中定义了 100 个函数，而只使用了其中一个，那么链接器在链接时也会把这 100 个函数逇代码指令全部组装到可执行文件中，这会让最终生成的可执行文件体积大大增加。

jiaming@jiaming-pc:~/Documents/CSDN_Project$ readelf -s a.out 

Symbol table '.symtab' contains 70 entries:
   Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
    ···
    50: 000000000000118b    24 FUNC    GLOBAL DEFAULT   16 add
    ···
    53: 00000000000011d0    23 FUNC    GLOBAL DEFAULT   16 div
    ···
    64: 0000000000001149    66 FUNC    GLOBAL DEFAULT   16 main
    65: 00000000000011b9    23 FUNC    GLOBAL DEFAULT   16 mul
    ···
    68: 00000000000011a3    22 FUNC    GLOBAL DEFAULT   16 sub
    ···

解决这个问题的办法是每一个函数均由一个独立的 C 程序实现，然后将多个文件（.o）打包即可（libtest.a）。C 标准库就是这么实现的，printf 函数由 printf.c 实现。如果只调用了一个 printf 函数，则链接器只是将 pritnf() 函数的目标文件链接到可执行文件中即可。

静态链接还会产生另外一个问题，如 C 标准库里 printf() 函数，可能多个程序都调用了它，链接器在链接时就要将 printf 的指令添加到多个可执行文件中。在一个多任务环境中，当多个进程并发运行时，内存中有大量重复的 printf 指令代码，很浪费内存资源。

解决办法是动态链接机制！

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