编译过程

预处理 -> 编译 -> 汇编 -> 链接

预处理

1. 完成宏替换、文件引入，去除空行、注释等。
2. 针对预处理命令进行处理，头文件包含、宏定义扩展、条件编译的选择等。

# test.c
#include <stdio.h> 
int main(){
    printf("hello world!\n");
    return 0;
}
------------------------------------------------
$ gcc -E test.c -o test.i

• -E: 让gcc在预处理结束后停止编译，test.i文件为预处理后的文件
• -o: 指定输出文件

编译

这里的编译不是指程序从源文件到二进制程序的全部过程，而是指将经过预处理之后的程序转换成特定汇编代码(assembly code)的过程。

$ gcc -S test.i -o test.s

汇编

将上一步的汇编代码转换成机器码(machine code)，这一步产生的文件叫做目标文件，是二进制格式。

$ gcc -c test.s -o test.o

链接

链接过程将多个目标文以及所需的库文件(.so等)链接成最终的可执行文件

$ gcc test.o -o test
$ ./test

更详细的内容可以参考：https://www.cnblogs.com/CarpenterLee/p/5994681.html#top

生成静态库

• 首先生成test.o目标文件
• 使用ar命令将test.o打包成libtest.a静态库

# 首先生成目标文件
$ gcc -c test.c -o test.o
# 使用ar命令将目标文件打包成静态库
$ ar rcs libtest.a test.o
# 使用ar t libtest.a 查看静态库内容
$ ar t libtest.a
test.o

生成动态库

• 首先生成test.o目标文件。
• 使用-shared和-fPIC参数生成动态库

# 首先生成目标文件
$ gcc -c test.c
# 使用-fPIC和-shared生成动态库
$ gcc -shared -fPIC -o libtest.so test.o

例子

tool.h

int find_max(int arr[], int n);

tool.c

#include "tool.h"

int find_max(int arr[], int n){
    int max = arr[0];
    int i;
    for(i = 0; i < n; i++){
        if(arr[i] > max){
            max = arr[i];
        }
    }
    return max;
}

main.c

#include <stdio.h>
#include "tool.h"
int main(){
    int arr[] = {1,3,5,8,2};
    int max = find_max(arr, 5);
    printf(" max = %d\n", max);
    return 0;
}

编译静态库

• 编译目标文件 $ gcc -c tool.c，省略-o默认生成同名文件
• 编译静态库文件 ar rcs libtool.a tool.o
• 编译可执行文件&链接静态库 gcc -o main main.c -L. -ltool
  -L: 查询库路径
  -l: 需要链接的库
• 执行 ./main

编译动态库

$ gcc -shared -fPIC -o libtool.so tool.c
$ gcc -o main -L. -ltool main.c
$ ./main

ps

• 静态库和动态库同名时，系统会优先链接动态库。
• 查看文件详情ls -lh
• 查看链接库详情
  linuxldd main
  macOx 动态库：otool -L main ，静态库 nm main

静态库与动态库区别

• 静态库在程序编译时会链接到目标代码中，程序运行时不在需要静态库，因此体积较大。每次编译都需要载入静态代码，因此内存开销大。
• 动态库在程序编译时不会被链接到目标代码中，而是在程序运行时才被载入，程序运行时需要动态库存在，因此体积较小。而且系统只需载入一次动态库，不同程序可以得到内存中相同的动态库副本，因此内存开销小。