本文详细阐述了C语言编译过程，包括预编译、编译、优化和汇编阶段，以及链接过程中的静态链接与动态链接的区别，并通过实例展示了如何在不同环境下进行编译与链接操作。
1.编译过程简述：
1.1 预编译
1.1.1 宏定义指令
#define #undef
1.1.2 条件编译指令
例子： debug , debug.c 内容如下
#include <stdio.h>
main()
{
#ifdef DEBUG
fprintf(stderr,"debug infomation \n");
#endif
}
在测试环境上 我们使用下面的命令编译：
cc debug.c -DDEBUG -o debug
他的执行结果：
[root@xhu-vm 5]# ./debug
debug infomation
[root@xhu-vm 5]#
我们看到了debug 信息
上了生产环境，这样编译：
[root@xhu-vm 5]# cc debug.c -o debug
执行结果：
[root@xhu-vm 5]# ./debug
[root@xhu-vm 5]#
没有输出debug信息
1.2 编译
1.3 优化和汇编
2.链接过程
2.1 在debug的例子上在加上一句 打印的测试代码，使用 编译-链接-执行 来完成这个例子
#include <stdio.h>
main()
{
#ifdef DEBUG
fprintf(stderr,"debug infomation \n");
#endif
fprintf(stderr,"just a test!\n");
}
a. 使用 [root@xhu-vm 5]# gcc -c debug.c 生成.o 目标文件 debug.o
b. 使用 [root@xhu-vm 5]# gcc debug.o -o debug 将目标文件链接成可执行文件
c. 查看结果
[root@xhu-vm 5]# ./debug
just a test!
[root@xhu-vm 5]#
d.使用dumpobj 反编译.o 目标文件
[root@xhu-vm 5]# objdump -d debug.o
debug.o: file format elf32-i386
Disassembly of section .text:
00000000 <main>:
0: 55 push %ebp
1: 89 e5 mov %esp,%ebp
3: 83 ec 08 sub $0x8,%esp
6: 83 e4 f0 and $0xfffffff0,%esp
9: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
e: 83 c0 0f add $0xf,%eax
11: 83 c0 0f add $0xf,%eax
14: c1 e8 04 shr $0x4,%eax
17: c1 e0 04 shl $0x4,%eax
1a: 29 c4 sub %eax,%esp
1c: 83 ec 08 sub $0x8,%esp
1f: 68 00 00 00 00 push $0x0
24: ff 35 00 00 00 00 pushl 0x0
2a: e8 fc ff ff ff call 2b <main+0x2b>
2f: 83 c4 10 add $0x10,%esp
32: c9 leave
33: c3 ret
[root@xhu-vm 5]# 2.2 动态链接和静态链接
静态链接:[root@xhu-vm 5]# gcc debug.o -o debug
动态链接：[root@xhu-vm 5]# gcc -s debug.c -o debug.s
运行：
[root@xhu-vm 5]# ./debug.s
just a test!
[root@xhu-vm 5]#
我们可以看到 静态链接 产生的文件体积要小
[root@xhu-vm 5]# ll
total 20
-rwxr-xr-x 1 root root 4818 Jun 7 06:41 debug
-rw-r--r-- 1 root root 127 Jun 7 06:37 debug.c
-rw-r--r-- 1 root root 920 Jun 7 06:37 debug.o
-rwxr-xr-x 1 root root 3000 Jun 7 07:04 debug.s
[root@xhu-vm 5]#2.3 用GCC 生成可执行文件
例子目的： 按照c 项目的目录结构，建立inc,src,lib等目录，建立.h, .c,.lib文件 ，完成调用自己lib中的加法功能,其他程序可以静态链接这个.a 库文件 ，并使用其中的方法
a. 目录结构
[root@xhu-vm pro1]# pwd
/root/c_project/source code/5/pro1
[root@xhu-vm pro1]# ll
total 12
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Jun 7 08:13 inc
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Jun 7 08:13 lib
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Jun 7 08:18 srcb. 在src 目录下写 tool.c ，并使用 gcc 将其编译成.o的目标文件
[root@xhu-vm src]# more tool.c
#include <stdio.h>
int add(int x ,int y)
{
return x+y;
}
[root@xhu-vm src]#
[root@xhu-vm src]# cc -c tool.c
[root@xhu-vm src]# ll
total 8
-rw-r--r-- 1 root root 58 Jun 7 08:18 tool.c
-rw-r--r-- 1 root root 684 Jun 7 08:21 tool.o
[root@xhu-vm src]#
c. 将 tool.o形成 库文件，方便其他程序调用add方法，其中 lib tools.a 的命名必须规范，以lib开头，以.a结尾
[root@xhu-vm src]# ar rv libtools.a tool.o
ar: creating libtools.a
a - tool.o
[root@xhu-vm src]# d. 编写tool1.c 实现减法操作
[root@xhu-vm src]# vi tool1.c
#include <stdio.h>
int sub(int x,int y)
{
return x-y;
}编译成.o 文件
[root@xhu-vm src]# ll
total 20
-rw-r--r-- 1 root root 824 Jun 7 08:28 libtools.a
-rw-r--r-- 1 root root 57 Jun 7 08:31 tool1.c
-rw-r--r-- 1 root root 689 Jun 7 08:31 tool1.o
-rw-r--r-- 1 root root 58 Jun 7 08:18 tool.c
-rw-r--r-- 1 root root 684 Jun 7 08:21 tool.o
[root@xhu-vm src]#
将tool1.o放到libtools.a库文件中
[root@xhu-vm src]# ar rv libtools.a tool1.o
a - tool1.o查看 libtools.a包含哪些目标文件，可见加法和减法的目标文件都 已经放到库文件中去了
[root@xhu-vm src]# ar tv libtools.a
rw-r--r-- 0/0 684 Jun 7 08:21 2011 tool.o
rw-r--r-- 0/0 689 Jun 7 08:31 2011 tool1.o
[root@xhu-vm src]#
将库文件 移动到lib下
[root@xhu-vm src]# mv libtools.a ../lib/
e.在inc下 编写 .h 头文件
[root@xhu-vm inc]# vi my.h
#define VALUE 100f. 编写a.c
[root@xhu-vm src]# vi a.c
#include <stdio.h>
#include "my.h"
main()
{
fprintf(stderr,"VALUE + 10=%d\n",add(VALUE,10));
}g. 编译 a.c 生成a.o , -I 指定头文件路径
[root@xhu-vm src]# gcc -c -I../inc a.c
[root@xhu-vm src]# ll
total 24
-rw-r--r-- 1 root root 96 Jun 7 08:44 a.c
-rw-r--r-- 1 root root 964 Jun 7 08:46 a.o
-rw-r--r-- 1 root root 57 Jun 7 08:31 tool1.c
-rw-r--r-- 1 root root 689 Jun 7 08:31 tool1.o
-rw-r--r-- 1 root root 58 Jun 7 08:18 tool.c
-rw-r--r-- 1 root
h. 链接并执行，查看结果 ，-L 指定库文件路径 -l 指定库文件名称
[root@xhu-vm src]# gcc a.o -L../lib -ltools -o a
[root@xhu-vm src]# ./a
VALUE + 10=110
[root@xhu-vm src]#
2.4 用GCC 生成 动态链接库
例子目的： 使用gcc生成一个.so的动态链接库
a. 建立 pro2目录，在下面建立一个 包含加法 运算的 a.c文件
[root@xhu-vm pro2]# vi a.c
{
main()
#include <stdio.h>
int add(int x,int y)
{
return x+y;
}
b. 使用 -fPIC 编译源文件，生成可以重定位的目标代码，对于需要被动态链接的函数库，这点尤其重要。
[root@xhu-vm pro2]# gcc -fPIC -c a.c
[root@xhu-vm pro2]# ll
total 8
-rw-r--r-- 1 root root 57 Jun 8 13:14 a.c
-rw-r--r-- 1 root root 681 Jun 8 13:15 a.o
[root@xhu-vm pro2]# c. 使用gcc -shared -o libabc.so xxx.o 生成动态链接库 ，其中 lib abc.so 的命名必须规范，以lib开头，以.so结尾
[root@xhu-vm pro2]# gcc -shared -o libabc.so a.o
[root@xhu-vm pro2]# ll
total 16
-rw-r--r-- 1 root root 57 Jun 8 13:14 a.c
-rw-r--r-- 1 root root 681 Jun 8 13:15 a.o
-rwxr-xr-x 1 root root 4152 Jun 8 13:22 libabc.sod. 使用动态链接库
2种方式：
1. 一是通过设置环境变量LD——LIBRARY_PATH的方式 （这种方式比较常用 ）
2. 二是通过dlopen系列系统调用动态打开的方式
使用方式1， 先写b.c ,包含main
[root@xhu-vm pro2]# vi b.c
#include <stdio.h>
main()
{
fprintf(stderr,"%d\n",add(1,1));
}
e. 编译b.c 文件
[root@xhu-vm pro2]# gcc -c -O b.c
[root@xhu-vm pro2]# ll
total 24
-rw-r--r-- 1 root root 57 Jun 8 13:14 a.c
-rw-r--r-- 1 root root 681 Jun 8 13:15 a.o
-rw-r--r-- 1 root root 64 Jun 8 13:33 b.c
-rw-r--r-- 1 root root 936 Jun 8 13:34 b.o
-rwxr-xr-x 1 root root 4152 Jun 8 13:22 libabc.sof. 生成可执行文件
[root@xhu-vm pro2]# gcc b.o -L./ -labc -s -o b
[root@xhu-vm pro2]# ll
total 28
-rw-r--r-- 1 root root 57 Jun 8 13:14 a.c
-rw-r--r-- 1 root root 681 Jun 8 13:15 a.o
-rwxr-xr-x 1 root root 3272 Jun 8 13:35 b
-rw-r--r-- 1 root root 64 Jun 8 13:33 b.c
-rw-r--r-- 1 root root 936 Jun 8 13:34 b.o
-rwxr-xr-x 1 root root 4152 Jun 8 13:22 libabc.so
[root@xhu-vm pro2]#
-L 指定库文件所在的目录
-l 指定库文件的名字 ，系统会搜索 libabc.a 静态库文件 和 libabc.so 的动态库文件
-s 只搜索扩展名为.so的库文件
-o 指定输出文件名字
g. 运行可执行文件，报错了 找不到 共享的库文件，原因是我们没有设置环境变量
[root@xhu-vm pro2]# ./b
./b: error while loading shared libraries: libabc.so: cannot open shared object file: No such file or directory
[root@xhu-vm pro2]# 设置了 LD_LIBRARY_PATH 这个环境变量 指定动态库的位置 后 我们得到了 1+1=2 的结果
[root@xhu-vm pro2]# export LD_LIBRARY_PATH=./
[root@xhu-vm pro2]# ./b
2
[root@xhu-vm pro2]#
使用方式2 ： 使用了系统的dlopen系列函数 （程序启动的时候并不加载，等需要使用的时候再加载）
[root@xhu-vm pro2]# vi c.c
int *pdata = NULL;
#include <stdio.h>
#include <dlfcn.h>
int (*fcn)(int,int) = NULL;
int load(const char *libname)
{
void *handle;
handle = dlopen(libname, RTLD_NOW);
if (handle == NULL)
{
fprintf(stderr,"Failed to load %s: %s\n",libname, dlerror());
return 1;
}
fcn = dlsym(handle,"add");
if (fcn == NULL)
{
fprintf(stderr,"%s\n",dlerror());
dlclose(handle);
return 1;
}
/* 加载完不能dlclose,必须等到不再使用从handle中加载出的任何东西时才能dlclose*/
return 0;
}
int main()
{
if (load("./libabc.so"))
{
return 1;
}
int result = fcn(2,2);
printf("%d\n",result);
return 0;
}
[root@xhu-vm pro2]# gcc -o c -ldl c.c
[root@xhu-vm pro2]# ./c
4
[root@xhu-vm pro2]#
Note: 使用dlsym 函数不仅可以得到 动态库中 函数的指针，也可以得到 动态库中的全局变量的指针，从而得到全局变量的值，我们产品的agent framework 就是这样的，在so加载的时候用 dlsym 方式得到 一个全局变量aa, 这个aa 代表了 所有能操的op_list 集合,然后用 得到函数指针，最后调用方法， 下面有个例子
a.在 so 中定义2个全局变量，一个是float,一个是char[],在 caller中得到他们的地址
a.c
#include <stdio.h>
float test=123.4;
char test2[]="xhu";
int add(int x,int y)
{
return x+y;
}
编译 ： gcc -fPIC -c a.c ->> 得到a.o
打包so gcc -shared -o libabc.so a.o
测试程序 c.c
#include <stdio.h>
#include <dlfcn.h>
char* fcn=NULL;
float* ff=NULL;
int load(const char *libname)
{
void *handle;
handle = dlopen(libname, RTLD_LAZY);
if (handle == NULL)
{
fprintf(stderr,"Failed to load %s: %s\n",libname, dlerror());
return 1;
}
fcn =(char*)dlsym(handle,"test2");
ff = (float*)dlsym(handle,"test");
if (fcn == NULL)
{
fprintf(stderr,"%s\n",dlerror());
dlclose(handle);
return 1;
}
/* 加载完不能dlclose,必须等到不再使用从handle中加载出的任何东西时才能dlclose*/
return 0;
}
int main()
{
if (load("../lib/libabc.so"))
{
return 1;
}
char* result = fcn;
printf("%s\n",result);
float* result2 = ff;
printf("%f\n",*result2);
return 0;
}
编译： gcc -o c -ldl c.c >> 得到c
执行：
[root@egovmo03 src]# ./c
xhu
123.400002
打完收工
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