zzys

extern

通常在.h文件中声明

// f1.c
int x = 1;

// f1.h
extern int x;

// f2.c
#include "f1.h"
printf("%d", x);

宏

练习20：Zed的强大的调试宏 · 笨办法学Copen in new window

#define log_info(M, ...) fprintf(stderr, "[INFO] (%s:%d) " M "\n", __FILE__, __LINE__, ##__VA_ARGS__)

// __FILE__ 打印文件名, __LINE__ 打印当前执行的是第几行
// ... 和 ##__VA_ARGS__ 搭配使用达成可变参数的作用
// 其中 M 是我们的模板字符串

#define check(A, M, ...) if(!(A)) { log_err(M, ##__VA_ARGS__); errno=0; goto error; }
#define check_mem(A) check((A), "Out of memory.")

// 在check_mem 中实现了宏的嵌套，宏是递归展开的

预处理

预处理的本质是文本的粘贴替换

主要作用：

  • 把头文件的内容粘贴进来
  • 把宏递归展开
  • #ifdef 条件编译处理
# 在vim中查看预处理后的文件
gcc -E f1.c | vim -
# 查看预处理的详细信息，可用于查看 <> 系统头文件的查询顺序
gcc -E --verbose f2.c > /dev/null

用户头文件：

  1. 当前目录下
  2. -I参数：gcc -I./include/ -c f.c

编译

GCC编译，将源文件编译为汇编文件，并生成注释,-o参数用于重命名生成文件，：

gcc -S -fverbose-asm f1.c -o  f1.s

汇编

通过-c参数将源文件编译为目标文件

// 通过 -I 参数指定头文件扫描的目录
gcc -c f1.c f2.c -I./include -o f.o

链接

直接使用gcc即可链接

gcc f1.o f2.o -o f

常见GCC参数

// -g 生成调试信息，用于gdb以及objdump
gcc a.c -g -o a

反汇编

// -S 用于生成代码和反汇编代码一一对应，需要原始编译加入-g参数
objdump -S -d a.s

函数指针

// 函数指针，声明了一个指针变量
int (*callme)(int a, int b);
// 为入参是两个int，返回值是一个int的函数起了一个别名（类型）
typedef int (*callme)(int a, int b);


#include <stdio.h>
int (*fptr)(int, int);
typedef int (*fptr_t)(int, int);
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    fptr = add;
    printf("%d\n", fptr(2, 3));
    fptr_t fptr2 = add;
    printf("%d\n", fptr2(3, 4));
    return 0;
}

静态链接

将多个.o文件归档为一个.a文件，链接器在链接时可以选择性的链接需要的符号。只需要给客户提供h文件和静态库而不需要提供c文件源码。

创建静态库

// myhello.h
#ifndef MYHELLO_H
#define MYHELLO_H

int print_a_message(const char *msg);
#endif

// myhello.c
#include "myhello.h"
int main()
{
    print_a_message("Hello, World!");
    return 0;
}

# 生成.o文件
gcc -c myhello.c

# 生成静态链接库,命名规范：libxxx.a
ar -rc libmyhello.a myhello.o

# -t 查看当前静态链接库中含有哪些.o文件
ar -t libmyhello.a

测试：

// test.c
#include "myhello.h"
int main()
{
    print_a_message("Hello, World!");
    return 0;
}

# -L. 指定用户要扫描的目录
# -l 指定静态链接库的名称
gcc test.c -L. -lmyhello -o test

链接静态库的一些问题

在练习30：自动化测试 · 笨办法学Copen in new window中，最后一步编译出现问题，原命令：

cc -g -O2 -Wall -Wextra -Isrc -rdynamic -DNDEBUG build/list.a tests/list_tests.c -o tests/list_tests

其中list.a是提前编译好的静态库，这时会报undefined reference to 的错误，这是因为静态库（例如 build/list.a）实际上是若干目标文件的集合。当链接器遇到一个静态库时，它只会提取那些满足之前已发现但尚未定义的符号的目标文件。

链接器首先扫描了 build/list.a，此时还没有看到测试程序中对 List_create 等函数的调用，因此不会从静态库中提取目标文件。接下来扫描 tests/list_tests.c 编译成的目标文件时，链接器发现有很多未定义的符号，但它不会再回头查找库，因此报错。

简单的解决办法：

cc -g -O2 -Wall -Wextra -Isrc -rdynamic -DNDEBUG tests/list_tests.c build/list.a -o tests/list_tests

所以说：链接阶段，静态库应该放在引用它们的目标文件（或编译后的文件）之后。这是因为链接器是按照从左到右的顺序处理命令行参数的，它在扫描目标文件时先记录下未定义的符号，然后在遇到静态库时，从中提取包含这些符号定义的目标文件以满足引用。

动态链接

隐式动态链接

隐式链接在编译/链接阶段完成，由编译系统根据动态库的头文件和库文件进行编译和链接。从而确定待调用的函数原形和地址。

// 生成动态链接库
gcc -fPIC -shared -o libmyhello.so myhello.c
// 进行链接
gcc test.c -L. -lmyhello -o test
// 执行报错
> ./test: error while loading shared libraries: libmyhello.so: cannot open shared object file: No such file or directory

推荐方法：

sudo vim /etc/ld.so.conf
# 加入当前.so 文件的绝对路径
sudo ldconfig -v
  • 使用nm -g libmyhello.so查找当前动态链接库中导出的符号
  • 使用ldd test 查看当前程序的动态链接库

显式动态链接

利用API函数实现加载和卸载共享库，获取带调用函数，变量地址，获取错误信息等功能，需要手动指定符号。

// my.h
#ifndef MYHELLO_H
#define MYHELLO_H
int my_number = 10;
int add_two_ints(int a, int b);
#endif

// my.c
#include <stdio.h>
#include "my.h"

int add_two_ints(int a, int b)
{
    return a + b;
}

// test.c
#include <dlfcn.h>
#include <stdlib.h>  

typedef int (*add_two_ints)(int, int);

int main(int argc, char *argv[])
{
    char *lib_file = argv[1];
    char *data1 = argv[2];

    void *lib = dlopen(lib_file, RTLD_NOW);

    add_two_ints func2 = dlsym(lib, "add_two_ints");
    int* my_number = (int *)dlsym(lib, "my_number");
    printf("Result: %d\n", func2(atoi(data1), *my_number)) ;
    
    dlclose(lib);
    return 0;
}

和隐式动态链接相同的构建动态库，也需要配置路径，只是在链接时：

// 进行链接
gcc test.c -ldl -o test
// 执行, 其中 ./ 一定要带
./test ./libmy.so 1

静动混合

当有重名的静态动态文件时，默认链接动态，若要链接静态，则需：

gcc test.c -L. -lmyhello -static -o test

若要指定静态动态库：

gcc test.c -L. -Wl,Bstatic -lmy1 -Wl,Bdynamic -lmy2 -o test

三种链接混合举例

// my1.h 使用静态链接
#ifndef MY1_H
#define MY1_H
extern int x;
#endif

// my1.c
int x = 1;

// my2.h 使用隐式动态链接
#ifndef MY2_H
#define MY2_H
extern int y;
#endif

// my2.c
int y = 1;

// my3.h 使用显式动态链接
#ifndef MY3_H
#define MY3_H
int add(int a, int b);
#endif

// my3.c
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

// test.c
#include <dlfcn.h>
#include "dbg.h"    
#include "my1.h"
#include "my2.h"

typedef int (*add)(int, int);
int main(int argc, char *argv[])
{
    void *lib = dlopen("./libmy3.so", RTLD_NOW);
    add func = dlsym(lib, "add");
    printf("result = %d\n", func(x, y));
    return 0;
}

测试：

gcc -c my1.c
ar -rc libmy1.a my1.o

gcc -fPIC -shared -o libmy2.so my2.c

gcc -fPIC -shared -o libmy3.so my3.c
// -g 用于生成gdb调试信息
gcc test.c -g -L. -Wl,-Bstatic -lmy1 -Wl,-Bdynamic -lmy2 -ldl -o test

./test
上次更新:
Contributors: YangZhang