静态函数库的制作和使用

Posted 2020-08-03

C语言的函数库是多组经过验证的常用函数的集合，编写C语言程序时使用库函数，既可以提高程序运行效率，又可以提高编程质量，使用方法如#include 和#include。

根据使用库函数时，函数库加载时机的差异，将函数库分为静态函数库和动态函数库，具体差异是：C语言程序如果使用静态函数库的函数，那么整个函数库的代码都会和C语言程序一起编译成可执行代码，程序的体积会膨胀；如果使用动态函数库的函数，则C语言程序只会和函数库文件名以及函数名一起编译成可执行代码（不编译函数代码），运行时去查找函数库文件和函数体，程序的体积基本不变。

简单概括就是，静态函数库是“以空间换时间”，增加程序体积，减少运行时间，如果静态函数库发生改变，则整个程序必须重新编译，因为函数库被整合到了最终可执行代码中;动态函数库则是“以时间换空间”，增加运行时间，减少程序体积，如果动态函数库发生改变，程序无须重新编译，因为函数库没有整合到最终可执行代码中。

Linux中静态函数库表示为”libxxx.a”，windows中后缀名为”.lib”；Linux中动态函数库表示为”libxxx.so”，windows中后缀名为”.dll”。函数库中存放内容包括：（1）函数名称，（2）函数目标代码（二进制），（3）重定位信息（链接需要）等。

 

1 静态函数库的制作和使用

   静态函数库的制作步骤可以用下图来描述，具体包括

(1)  编写函数的.c文件(例如add.c、sub.c、mul.c和div.c)

(2)  编写Makefile，然后make，实现函数的编译和归档入库

函数的编译：使用gcc –c 只编译不链接函数.c文件，分别生成函数的目标文件（例如add.o、sub.o、mul.o和div.o）。

函数的归档入库：使用ar -rc libxxx.a  $(objects) 将目标文件归档入库。

(3)  编写头文件(例如ku.h)，声明静态函数库中的所有函数，目的是kumain.c函数#include头文件后，可以调用相应的函数，至此，完成函数库的制作。

 

1.1 静态函数库的制作示例
      示例的内容是建立静态函数库libstatic.a，库中包括add、sub、mul和div函数，然后在kumain.c函数中引用这4个函数，实现两个整数的加减乘除，整个文件的结构是

 

(1)  编写函数的.c文件

      编写4个函数文件add.c、sub.c、mul.c和div.c

// add.c float add(int a, int b) { return (a+b); }

// sub.c float sub(int a, int b) { return (a-b); }

// mul.c float mul(int a, int b) { return (a*b); }

// div.c float div(int a, int b) { return (a/b); }

(2)  编写头文件

//  ku.h 
float add(int a, int b);
float sub(int a, int b);
float mul(int a, int b);
float div(int a, int b);

(3)  编写Makefile

###  Makefile for static func lib 
objects = add.o sub.o mul.o div.o
 
libstatic.a : $(objects)
     ar -rc libstatic.a $(objects)

add.o : add.c
    gcc -c add.c

sub.o : sub.c
    gcc -c sub.c

mul.o : mul.c
    gcc -c mul.c

div.o : div.c
    gcc -c div.c

clean : 
    rm libstatic.a $(objects) 

(4)  使用make编译.c文件，生成.o文件，归档.o文件到函数库libstatic.a中，完成静态函数库的制作。

 

1.2 静态函数库的使用

(1)    编写kumain.c，调用libstatic.a中的add、sub、mul和div函数

//  kumain.c 
#include <stdio.h>
#include "ku.h" 

int main (void)
{
int a,b;
a = 10;
b = 3;

printf("a = %d.\\nb = %d.\\n",a,b);
printf("static a+b = %f.\\n",add(a,b));
printf("static a-b = %f.\\n",sub(a,b));
printf("static a*b = %f.\\n",mul(a,b));
printf("static a/b = %f.\\n",div(a,b));

return 0;

} 

(2)    使用gcc kumain.c –o kumain.o –L ./ku2 –lstatic 编译kumain.c文件，运行./kumain.o查看运行结果，成功。