Linux 链接器如何使用静态库来解析引用

通过进行代码实践

链接器在解析引用时，可以使用静态库来满足对未定义符号的引用。以下是使用静态库的一般步骤：

1. 编写代码： 首先，写源代码文件，其中包含对某个库中函数或变量的引用。例如，有一个文件 main.c，其中包含对库函数的调用。

   // main.c
   #include <stdio.h>
   
   // 外部函数声明，该函数定义在库中
   extern void libraryFunction();
   
   int main() {
       printf("Calling library function...\n");
       libraryFunction();
       return 0;
   }
   

库源码：

//mylibrary.c
#include <stdio.h>
void libraryFunction(){
    printf("libraryFunction");
}

2. 编译对象文件： 编译源文件以生成对象文件。这将创建一个与源文件相对应的 .o 或 .obj 文件。

构建调用函数的目标文件：

gcc -c main.c -o main.o

构建库的目标文件：

gcc -c mylibrary.c -o mylibrary.o

3. 创建静态库： 使用编译器工具（通常是 ar）创建静态库。静态库文件的命名通常以 lib 开头，以 .a 结尾。

   ar rcs libmylibrary.a mylibrary.o
   

   上述命令将 mylibrary.o 文件打包成静态库 libmylibrary.a。

4. 链接应用程序： 将生成的对象文件与静态库链接起来，以生成可执行文件。

   gcc main.o -o myapp -L. -lmylibrary
   

   • -L.：告诉链接器在当前目录中查找库文件。
   • -lmylibrary：指定链接的库，去掉前缀 lib 和文件扩展名，链接器会自动查找 libmylibrary.a。

5. 运行应用程序： 最后，运行生成的可执行文件。

   ./myapp
   

运行结果：

目录：

通过这个过程，链接器将在静态库中查找并解析在源代码中引用但未定义的符号，从而完成对库函数的引用。需要确保静态库和可执行文件在相同的目录中，或者通过适当的路径设置使得链接器能够找到静态库。

静态库在编译时被链接到可执行文件中的基本原理

链接器使用静态库解析引用的过程可以分为几个基本步骤，从原理的角度来理解：

1. 创建静态库： 静态库是由一组目标文件（.o 或 .obj 文件）打包而成的。这些目标文件包含了一些编译好的代码和数据，可能是一些函数的实现和相关的数据结构。

2. 引用与定义分离： 在源代码中，当你使用 extern 声明一个函数或变量时，它表示这个符号是在其他地方定义的，而当前文件中只是引用了它，还没有具体的实现。
   链接： extern关键字解析

   // 在一个源文件中的引用
   extern void someFunction();
   

3. 编译阶段： 源代码通过编译器生成目标文件。在编译时，编译器并不关心 extern 声明的符号在哪里定义，而只是生成对这些符号的引用。

4. 创建可执行文件： 当所有的源文件都被编译成目标文件后，链接器负责将这些目标文件合并成一个可执行文件。在这个过程中，如果某个符号在当前目标文件中没有定义，而只是声明（使用了 extern），链接器会去查找其他的目标文件或静态库来找到符号的定义。

5. 静态库链接： 当链接器在链接时遇到 extern 声明的符号时，它会查找静态库中的目标文件，然后将符号与静态库中对应目标文件的定义关联起来。这个过程实际上是将静态库中的目标文件提取出来，合并到最终的可执行文件中。

6. 生成可执行文件： 最终，链接器生成一个包含所有目标文件和静态库中代码的可执行文件。这个可执行文件中包含了所有符号的定义，使得程序能够正确运行。

原理总结

链接器通过在链接过程中查找静态库中的目标文件，将其合并到可执行文件中，从而解析了对静态库中定义的函数和变量的引用。这样，程序就能够在运行时访问静态库中的功能。这也是静态库在编译时被链接到可执行文件中的基本原理。

QA:

.obj文件是什么?

.obj 文件是一种目标文件（Object File），它是源代码编译后生成的中间文件，包含了汇编或机器代码、符号表以及其他一些用于链接的信息。这个文件是编译过程中的一个阶段，通常在源代码被编译成机器代码之前。

主要的编译过程包括以下步骤：

1. 预处理（Preprocessing）： 展开宏、包含头文件等。

2. 编译（Compilation）： 将预处理后的源代码翻译成汇编语言或机器代码。

3. 汇编（Assembly）： 将汇编代码转化成机器代码，并生成目标文件（.obj 文件）。

4. 链接（Linking）： 将所有目标文件和可能的库链接在一起，生成最终的可执行文件。

.obj 文件是编译器生成的中间产物，其中包含了编译阶段产生的汇编或机器代码，以及与链接有关的一些元数据，比如符号表（用于记录变量和函数的信息）、重定位信息（用于指示链接器在最终的可执行文件中放置代码的位置）等。

在编译过程中，.obj 文件用于保存每个源文件的编译结果，这样链接器可以在链接阶段将它们组合起来，生成最终的可执行文件。在不同的操作系统和体系结构中，目标文件的格式可能有所不同。在Windows平台上，常见的目标文件格式是 .obj，而在类Unix系统上，通常使用的是 .o 文件。