文章目录
- 0. 前言
- 1. 摘要
- 2. 源代码
- 2.1 功能代码
- 2.2 头文件
- 2.3 库函数
- 3. 编译过程
- 3.0 不用makefile
- 3.1 第一层Makefile
- 3.2 第二层Makefile:库的生成
- 3.3 第二层Makefile:源文件的编译
- 4. 总结
0. 前言
想整理一篇头文件和库的文章,由来已久。
【我】平时写代码比较少;写代码也就一两百行,用不着头文件;用着头文件,头文件也是和源文件放在一个目录中,一点击编译,基本OK;终其原因,还是缺少一些机遇,写一个大一点规模的代码。怎一个懒字了得。
【我】但是偶尔也会遇到:查找系统头文件的源码,发现只能追踪到头文件;《跟我一起写makefile》中创建库;
那库和头文件有什么关系呢?我们如何自己创建库和头文件,并使用呢?
很巧的是,这两天我看到APUE中代码的编译过程。编译过程简单清晰,挺适合用来举例说明。
可以参考APUE-code3e 代码,也可以参考下面的代码;些许差别,不影响本质。
可以在线看代码 ,或者下载到本地查看。
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4git clone git@github.com:da1234cao/APUE.git git log git checkout bc045cc1fd353386a765988e3a794e7739a914fb
代码结构如下所示:chpater01_UNIX的基础知识
放置源文件;include
放置头文件;lib
放置库;各个Makefile
层级编译代码;
下文涉及到的背景知识点如下表。
知识点 | 参考 |
---|---|
makefile | 《跟我一起写makefile》 |
源文件与头文件 | 《c语言程序设计现代方法》第十五章编写大规模程序 |
库的基本理解 | C++静态库与动态库 |
1. 摘要
用示例展示头文件和静态库的创建和调用。我们先准备好需要的源代码,再组织Makefile的代码结构。理解Makefile的编译过程,即理解了头文件和库之间的关系。(就这么简单!)
2. 源代码
2.1 功能代码
查看指定目录下,有哪些文件。即,实现一个最简单的ls
功能。
(我去下载了ls
的源码,瞄了一眼,代码是有点相当长。)
代码中err_quit()
和err_sys()
函数,在库中实现,使用#include "apue.h"
声明 。
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28/** * 文件名:chpater01_UNIX的基础知识/ls.c * 功能:查看指定目录中,有哪些文件 */ #include "apue.h" #include <sys/types.h> #include <dirent.h> int main(int argc , char* argv[]){ DIR *dp; struct dirent *dirp; if(argc!=2){ err_quit("usage: ls directory_name"); } if((dp = opendir(argv[1])) == NULL){ err_sys("fail open %s",argv[1]); } while ( (dirp = readdir(dp)) != NULL){ printf("%sn",dirp->d_name); } closedir(dp); return 0; }
2.2 头文件
头文件中定义了函数声明。
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31/** * 文件名:include/apue.h */ #ifndef _APUE_H #define _APUE_H #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <stdarg.h> #include <errno.h> #define MAXLINE 4096 /* max line length */ /** * 作用:打印错误信息,并退出; * __attribute__((noreturn)): * 的作用告诉编译器这个函数不会返回给调用者, * 以便编译器在优化时去掉不必要的函数返回代码 */ void err_quit(const char *fmt, ...) __attribute__((noreturn)) ; /** * 打印和系统调用的错误信息,并退出 */ void err_sys(const char *fmt, ...); #endif
2.3 库函数
库函数包含具体实现代码。
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45#include "apue.h" //加上这个头文件,便于编译器检查apue.h中的原型和这里相匹配, static void err_doit(int errorflag,int error, const char *fmt, va_list ap); /** * 打印错误信息,并退出 */ void err_quit(const char *fmt, ...){ va_list ap; va_start(ap,fmt); err_doit(0,0,fmt,ap); va_end(ap); exit(1); } /** * 打印和系统调用的错误信息,并退出 */ void err_sys(const char *fmt, ...){ va_list ap; va_start(ap, fmt); err_doit(1, errno, fmt, ap); va_end(ap); exit(1); } /** * static 函数,仅在该文件中可见 * 打印错误信息 */ static void err_doit(int errorflag,int error, const char *fmt, va_list ap){ char buf[MAXLINE]; vsnprintf(buf,MAXLINE-1,fmt,ap); if(errorflag){ snprintf(buf+strlen(buf),MAXLINE-strlen(buf)-1,":%s",strerror(error)); } strcat(buf,"n"); fflush(stdout); fputs(buf,stderr); fflush(NULL); }
3. 编译过程
3.0 不用makefile
编译生成静态库:将.o文件打包,即生成了静态库。这里是库函数的具体实现。
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4# 先编译生成静态库 gcc -I../include -c error.c -o error.o ar crv libapue.a error.o
编译源文件:指定头文件和静态库的位置。
头文件是为了导入库函数声明,静态库中是库函数的具体实现。
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2gcc -I../include ls.c -o ls -L../lib -lapue
不用makefile编译比较麻烦,下面是makefile的实现。
3.1 第一层Makefile
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21ROOT ?= $(shell pwd) export CC=gcc export LDFLAGS= export LDDIR=-L$(ROOT)/lib export LDLIBS=$(LDDIR) -lapue $(EXTRALIBS) export LIBAPUE=$(ROOT)/lib/libapue.a export CFLAGS=-I$(ROOT)/include DIRS = lib chpater01_UNIX的基础知识 all: for i in $(DIRS); do (cd $$i && echo "cd and making $$i" && $(MAKE) ) || exit 1; done clean: for i in $(DIRS); do (cd $$i && echo "cd and cleaning $$i" && $(MAKE) clean) || exit 1; done
3.2 第二层Makefile:库的生成
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15LIBMISC = libapue.a OBJS = error.o all: $(LIBMISC) $(LIBMISC): $(OBJS) ar crv $(LIBMISC) $? echo "make $(LIBMISC)" %.o : %.c $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@ clean: rm -f *.o a.out $(LIBMISC)
3.3 第二层Makefile:源文件的编译
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10PROGS = ls input_output shell all: $(PROGS) %: %.c $(LIBAPUE) $(CC) $(CFLAGS) $@.c -o $@ $(LDFLAGS) $(LDLIBS) clean: rm -f $(PROGS) *.o
4. 总结
是不是相当简单~
在源文件中导入头文件,gcc
编译的时候,使用-I
参数指定头文件的位置。头文件一般是函数的声明,数据结构等,当然也可以直接在头文件中定义和实现一个函数。
一般而言,头文件中声明函数,函数具体的实现放在另一个文件中。该文件也需要包含头文件,便于编译器检查函数原型和头文件相匹配。当有多个这样的文件的时候,我们可以使用ar
打包方式生成库。使用-L
参数指定库的位置。
头文件相当于库的大纲,库中是具体的代码实现。所以编译一个文件的时候,需要同时指定头文件和与头文件对应的库,从而将库函数的具体实现包含进来。
以上。
最后
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