C++编译库文件

Posted 2022-11-28 E-HERO

本人小白程序猿，之前写过C++ ACM，但一直没有关注过编译，都是直接IDE，一直不了解原理。最近老板给了个任务，要用一个类似Maven的工具来编译C++，因为项目是用C++,Java还有一些脚本混合编程的。编译Java倒好办，直接用Maven就行了，编译C++，大概也知道用g++或者gcc，但一直没有实际用过大项目，今天就研究了一发，真是博大精深。

编译

首先编译，在操作系统的课程中有介绍过，就是把高级语言（c++，java这些）翻译成汇编，这个过程就是编译，然后汇编再和一些库链接，然后生成可执行文件（windows上是exe，Linux上是elf）。

动态链接和静态链接

其次就是涉及到动态链接和静态链接。这个概率在c++虚函数的老师也提及过，虚函数其实就算是一种动态链接，在运行的时候才匹配，其他的那些函数属于动态链接，在编译的时候就匹配……虚函数的水太深了，虽然之前看过几次，但还是有点忘了，这里就不讨论了。

跟虚函数很类似，或者说就是同一个东东，库的加载也分动态加载和静态加载。静态加载就是在编译之后，就加载静态库函数，然后整合进可执行文件中；动态加载是在程序运行的时候才加载库函数。

可认为静态加载就是把库函数全部打包进可执行文件，就好像吃饭的时候，你把你需要吃的菜全部都放进你的碗里（菜就是库函数，碗就是你的可执行文件），动态加载就是你需要吃菜的时候才去夹菜。

所以就会有两个情况，如果你的库函数太大，生成可执行文件的速度就会慢，而可执行文件比较大，因为全部都在可执行文件里面了，但是在运行的时候就会很快，因为不需要从外界获取库函数了。但是如果是动态加载，生成可执行文件的速度会很快，而且所需要的空间不大，但是运行过程中可能会比较慢。

但是总体来说，当项目很大的时候，有很多库函数是公用的，如果都用静态加载，那么会是的好几个可执行文件里面都有静态的库函数，这样就浪费空间了。所以一般会比较常使用动态链接库（linux 是so文件，windows是dll文件）。

如何生成静态链接库和动态链接库呢

http://www.cnblogs.com/skynet/p/3372855.html 这篇博客介绍得很清晰了，而且还介绍了什么是动态库什么是静态库。

这里就不重复了，不要重复造轮子

Make和Makefile

上面的博客主要是用g++来介绍生成编译的库，但是如果遇到项目文件比较大的时候，这个时候用g++或者gcc效率会比较低。当然你也可以写一个shell脚本进行批量编译，这的确是可行，但是有一个对于大项目致命的缺点：当项目文件很多的时候，但我只更新其中几个文件的时候，如果用shell进行编译或把之前没有改动的文件一起编译，造成资源浪费，所以可以通过Linux上面一个很厉害的命令，make。

Make是Linux上一个命令，这个命令就是给大项目提供批量编译的，主要的原理是通过一个叫makefile（文件名就是makefile，可以认为是类似于maven中的pom之类的配置文件）的文件，里面记录每个文件的依赖，通过哪些文件生成哪些文件，当然这个东西是不能自动帮你下载东西的，然后主要是用gcc的命令。具体格式如下图所示，奇数行是依赖关系，偶数行是命令，这个命令前面要加tab的，不能用空格代替，命令是gcc的命令，所以在编译c++的时候会有所不同，下面会提到。

 

 

所以自己就可以把上面的博客改写成用makefile的形式，然后用make命令就可以搞定了，如下图（相比上面的博客稍有改动）

这里注意一点，还有一个参数是-lstdc++，这里因为用的是gcc的命令，gcc主要是给C编译的，所以不会自动去找C++中std的库，所以要自己手动加个参数，如果是g++就不用，因为g++本身就是给C++编译的。这里具体参数的意思可以参照上面那篇博客（人家已经讲得很好了，就不重复造轮子了）

C++头文件（.h）和源文件（.cpp）

说完了编译，但是可能很多人对C++的头文件和源文件没有清楚的概念，其实我之前也是，也是为了做这个项目，才了解了一下，之前一直用C++做ACM，也没有意识到有什么区别。

如果有做过Java或android的人应该知道package这个概念，其实可以把C++的头文件和源文件看做是一个package，参考来自于下面的博客。至于package也可以认为是库，有时候一个项目会反复用到很多代码，这个时候只要有一个库函数，定义了这些程序，这时候只要把这些库包含进来就行了，例如c++的include，Java的import，php的require，c#的using都是类似的效果。

http://www.cnblogs.com/ider/archive/2011/06/30/what_is_in_cpp_header_and_implementation_file.html

回到C++来，可以认为头文件里是定义的接口，这里稍微解释一下接口这东西，因为自己曾经也是这么无知，接口就是类似于一个窗口，例如像遥控器上面的按钮，我只需要知道按哪个有什么效果，至于里面怎么实现的可以不用管，像java，c#里面都有类似的概念。

例如你在头文件里面定义了int add（int a,int b）的函数，这个函数的作用就是实现a+b，这就可以认为定义了一个借口，至于怎么实现，就去源文件里面实现。然后使用这个函数的时候，你就直接包含头文件就可以了，大概就是这样一个逻辑。

一般在头文件中需有一个#ifndef的宏定义，这是为了防止在引用的时候被反复编译，这样只要这个库函数被编译一次就可以了，如下图所示，至于那个名字，随便取什么都可以，就是个变量名而已，不过一般建议和这个头文件的名字保持一致比较规范。如下图所示global.h

 

在头文件里面定义好接口之后，就在源文件里面定义实现，如下图所示（part.cpp）

 

 然后在main.cpp里面这样写就可以了

 

 

当然有人可能会问难道引用库函数一定要使用头文件么，其实可以不用，可以直接写在源文件中，例如一个写函数在一个cpp中，然后另一个cpp调用这个函数，如这篇博客所说

http://www.crazyant.net/414.html 

这样也是可以的，不过这相当于把两个cpp合在一起，在链接的整合的时候会写入同一个可执行文件中，这和静态库差不多，只是把合起来的工作放在了编译的时候，而静态库加载是放在写代码的时候，原理差不太多

 

因为前人，才能更高

1.讲解动态、静态库，在Linux，Windows下生成动态静态链接库

http://www.cnblogs.com/skynet/p/3372855.html

2. 比较详细的讲了一下c++头文件和源文件（可参照我给的代码理解一下）

http://www.cnblogs.com/ider/archive/2011/06/30/what_is_in_cpp_header_and_implementation_file.html 

3. 另一种不用头文件的库引用 http://www.crazyant.net/414.html 

以及很多其他博客，由于大部分博客个人感觉说得太笼统，或者太冗余，就不列出了，不过还是感激各位前人的资料