GNU gcc的編譯工具用法(轉)

對大多數不從事Linux平臺C語言開發的人來說，GNU gcc的一套工具和Linux平臺的共享庫的使用還是十分陌生的，其實我也不太熟悉，姑且寫點基礎知識，權當做備忘吧。

一、GNU gcc的編譯工具用法

我們先來寫一個簡單的C程序：hello.c

C代碼

1. 01	#include <stdio.h>

   02

   ?

   03	void print_hello() {

   04	??printf("Hello World\n");

   05

   }

   06

   ?

   07	int main(int argc, char argv[]) {

   08	??print_hello();

   09	??return 0;

   10

   }

定義了一個print_hello函數，調用main函數打印Hello World。 
如何編譯它呢？ 

C代碼

1	gcc -o hello -O2 hello.c

-o參數指定生成的可執行程序的文件名， -O2是優化級別。該命令會編譯生成hello可執行程序，看看這個文件：ls -l hello

C代碼

1	-rwxr-xr-x? 1 robbin users 11939 2008-11-02 13:48 hello

有11KB大小。
看看他鏈接了哪些系統動態鏈接庫，用ldd命令：

C代碼

1. 1

   ldd hello

輸出信息為：

C代碼

1	libc.so.6 => /lib64/tls/libc.so.6 (0x0000002a9566d000)

2	/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x0000002a95556000)

libc是C語言標準函數庫，ld是動態鏈接器。
接著我們看看hello這個程序里面有哪些符號，用nm命令：

C代碼

1

nm hello

輸出：

C代碼

1	00000000005008f8 A __bss_start

2	000000000040043c t call_gmon_start

3

......

4	00000000004004f0 T main

5	0000000000500658 d p.0

6	00000000004004e0 T print_hello

7	?????????????????U puts@@GLIBC_2.2.5

8	0000000000400410 T _start

中間省略了一些，不過我們還是可以在符號表里面找到函數定義。
hello有11KB，體積偏大，去處符號表可以給它瘦身，我們用strip命令：

C代碼

1	strip hello

然后再ls -l hello，輸出為：

C代碼

1	-rwxr-xr-x? 1 webuser users 4464 2008-11-02 13:56 hello

只有4.4KB了，瘦身效果明顯！ 不過這次符號表再也看不到了，nm hello，輸出為：nm: hello: no symbols。
最后如果我們想從可執行程序里面提取出來一點什么文本信息的話，還可以用strings命令：

C代碼

1	strings hello

輸出信息為：

C代碼

1	/lib64/ld-linux-x86-64.so.2

2

SuSE

3

libc.so.6

4

puts

5	__libc_start_main

6	__gmon_start__

7	GLIBC_2.2.5

8

t fff

9	Hello World

友情提醒一下，如果你用Java寫一個HelloWorld.java，編譯以后你也可以用strings窺探一番。

二、動態共享庫怎么使用

這次我們把hello.c拆開成為兩個文件：hello.c和main.c。hello.c的代碼是：

C代碼

1	#include <stdio.h>

2

?

3	void print_hello() {

4	??printf("Hello World\n");

5

}

而main.c的代碼是：

C代碼

1	int main(int argc, char argv[]) {

2	??print_hello();

3	??return 0;

4

}

hello.c是我們的動態共享庫，在hello.c里面我們聲明和實現了各種公用的函數，最后main.c可以去調用這些公用函數。首先我們要把hello.c編譯成為動態共享庫：

C代碼

1	gcc -o libhello.so -O2 -fPIC -shared hello.c

-fPIC參數聲明鏈接庫的代碼段是可以共享的，-shared參數聲明編譯為共享庫。請注意這次我們編譯的共享庫的名字叫做libhello.so，這也是Linux共享庫的一個命名的慣例了：后綴使用so，而名稱使用libxxxx格式。
然后編譯main.c的時候，我們需要更多的參數讓gcc知道如何尋找共享庫：

C代碼

1	gcc -o main -O2 -L. -lhello main.c

-L參數指定到哪個附加路徑下面去尋找共享庫，現在我們指定在當前目錄下面尋找；
-l參數指定鏈接到哪個共享庫上面，我們傳的參數hello，那么gcc就會自動鏈接到libhello.so這個共享庫上面(注意我們上面說的libXXXX.so命名規則)；
-I參數指定到哪個附加路徑下面去尋找h文件，這個我們沒有使用。
最后我們成功編譯好了main，執行一下，報錯：

引用

1	./main: error while loading shared libraries: libhello.so: cannot open shared object file: No such file or directory

找不到libhello.so這個共享庫，怎么回事？這是因為libhello.so并不在操作系統默認的共享庫的路徑下面，我們可以臨時指定一下鏈接路徑：

C代碼

1	export LD_LIBRARY_PATH=.:$LD_LIBRARY_PATH

這樣就成功了。我們用ldd main看一下：

C代碼

1	libhello.so => ./libhello.so (0x0000002a9566d000)

2	libc.so.6 => /lib64/tls/libc.so.6 (0x0000002a9576e000)

3	/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x0000002a95556000)

這次main程序鏈接到了libhello.so這個共享庫上面。

三、關于Linux的動態共享庫的設置

可執行程序找不到要鏈接的動態共享庫，這是Linux上面編譯和運行程序很容易碰到的問題，通過上面的小例子，我們已經大致了解共享庫的一點基本原理，接下來我們要探討一下怎么設置程序尋找動態共享庫的行為。
Linux操作系統上面的動態共享庫大致分為三類：

1、操作系統級別的共享庫和基礎的系統工具庫

比方說libc.so, libz.so, libpthread.so等等，這些系統庫會被放在/lib和/usr/lib目錄下面，如果是64位操作系統，還會有/lib64和/usr /lib64目錄。如果操作系統帶有圖形界面，那么還會有/usr/X11R6/lib目錄，如果是64位操作系統，還有/usr/X11R6 /lib64目錄。此外還可能有其他特定Linux版本的系統庫目錄。
這些系統庫文件的完整和版本的正確，確保了Linux上面各種程序能夠正常的運行。

2、應用程序級別的系統共享庫

并非操作系統自帶，但是可能被很多應用程序所共享的庫，一般會被放在/usr/local/lib和/usr/local/lib64這兩個目錄下面。很多你自行編譯安裝的程序都會在編譯的時候自動把/usr/local/lib加入gcc的-L參數，而在運行的時候自動到/usr/local /lib下面去尋找共享庫。
以上兩類的動態共享庫，應用程序會自動尋找到他們，并不需要你額外的設置和擔心。這是為什么呢？因為以上這些目錄默認就被加入到動態鏈接程序的搜索路徑里面了。Linux的系統共享庫搜索路徑定義在/etc/ld.so.conf這個配置文件里面。這個文件的內容格式大致如下：

C代碼

1	/usr/X11R6/lib64

2	/usr/X11R6/lib

3	/usr/local/lib

4

/lib64

5

/lib

6	/usr/lib64

7

/usr/lib

8	/usr/local/lib64

9	/usr/local/ImageMagick/lib

假設我們自己編譯安裝的ImageMagick圖形庫在/usr/local/ImageMagick目錄下面，并且希望其他應用程序都可以使用 ImageMagick的動態共享庫，那么我們只需要把/usr/local/ImageMagick/lib目錄加入/etc/ld.so.conf文件里面，然后執行：ldconfig 命令即可。
ldcofig將搜索以上所有的目錄，為共享庫建立一個緩存文件/etc/ld.so.cache。為了確認ldconfig已經搜索到ImageMagick的庫，我們可以用上面介紹的strings命令從ld.so.cache里面抽取文本信息來檢查一下：

C代碼

1	strings /etc/ld.so.cache | grep ImageMagick

輸出結果為：

C代碼

1	/usr/local/ImageMagick/lib/libWand.so.10

2	/usr/local/ImageMagick/lib/libWand.so

3	/usr/local/ImageMagick/lib/libMagick.so.10

4	/usr/local/ImageMagick/lib/libMagick.so

5	/usr/local/ImageMagick/lib/libMagick++.so.10

6	/usr/local/ImageMagick/lib/libMagick++.so

已經成功了！

3、應用程序獨享的動態共享庫

有很多共享庫只被特定的應用程序使用，那么就沒有必要加入系統庫路徑，以免應用程序的共享庫之間發生版本沖突。因此Linux還可以通過設置環境變量LD_LIBRARY_PATH來臨時指定應用程序的共享庫搜索路徑，就像我們上面舉的那個例子一樣，我們可以在應用程序的啟動腳本里面預先設置 LD_LIBRARY_PATH，指定本應用程序附加的共享庫搜索路徑，從而讓應用程序找到它。