战舰少女雷巡反潜:GNU make中文手册－第十一章：使用make更新静态库文件

GNU make中文手册－第十一章：使用make更新静态库文件作者: hew  发布日期: 2006-3-21    查看数: 132   出自: http://www.linuxsky.net 第十一章：使用make更新静态库文件

--------------------------------------------------------------------------------

静态库文件也称为“文档文件”，它是一些.o文件的集合。在Linux（Unix）中使用工具“ar”对它进行维护管理。它所包含的成员（member）就是若干.o文件。

11.1 库成员作为目标
一个静态库通常由多个成员（.o文件）组成。静态库文件的成员可独立被作为一个规则的目标，将库成员作为目标时需要按照如下的格式来书写：



ARCHIVE(MEMBER)



注意，这种书写方式只能出现在规则的目标和依赖文件中，不能出现在规则的命令行中！因为，绝大多数命令不能支持这种表示的语法，它们不能直接对库的成员进 行操作。这种表达式在规则的目标或者依赖中，它表示库“ARCHIVE”的成员“MEMBER”。含有这种表达方式规则的命令行只能是“ar”命令或者其 它可以对库成员进行操作的命令。例如：下边规则创建了库“foolib”，并将“hack.o”成员纳入到库：



foolib(hack.o) : hack.o

ar cr foolib hack.o



实际上，这个规则实现对库的所有成员的更新，其过程使用了隐含规则来创建.o文件。另外需要注意工具“ar”的使用。

如果规则中需要同时指定一个库中的多个成员，可以将多个成员罗列在括号内，下边那样：



foolib(hack.o kludge.o)



它就等价于：



foolib(hack.o) foolib(kludge.o)



在描述的多个成员时也可以使用shell的通配符。例如：“foolib(*.o)”，它代表库文件“foolib”的所有.o成员。

11.2 静态库的更新
上一节已经讲述了规则中形如“A(M)”目标的含义，它表示规则的目标是静态库“A”的成员“M”。在make为这样一个目标搜索隐含规则时，对于满足“(M)”的隐含规则，同样也被认为是满足“A(M)”这个目标的隐含规则。

这样就出现了一个特殊的模式规则，它的目标模式是“(%)”。这个特殊的规则用来更新目标“A(M)”，规则将文件“M”拷贝到库“A”中，如果静态库文 件“A”不存在，则会创建这个库文件。例如：如果一个目标为“foo.a(bar.o)”，那么规则将完成：首先使用隐含规则生成“bar.o”文件，之 后将“bar.o”加入到库“foo.a”中。那么“bar.o”就作为库文件“foo.a”的一个成员（当然如果“foo.a”不存在，就会被创建件。 此特殊规则的命令行一般都是“ar”命令）。

这个特殊的规则可以和其它的隐含规则一起构成一个隐含规则链。因此我们可以直接在命令行中执行“make 'foo.a(bar.o)’”（注意“foo.a(bar.o)”作为命令行选项，需要使用引号，否则shell会将“(”作为特殊字符对待），只要当 前目录下存在“bar.c”这个文件，就会执行如下命令：



cc -c bar.c -o bar.o

ar r foo.a bar.o

rm -f bar.o



我们注意到了“bar.o”时被作为中间过程文件处理的。参考 make的隐含规则链 一节。需要说明的是，包含上述命令的规则，在规则的命令行中使用自动化变量“$%”来代替“bar.o”。参考 自动化变量 一小节

一个静态库（文档文件）中，其所有的成员名是不包含目录描述的。就是说对于静态库，当使用“nm”命令查看其成员时，能够获得的信息只是静态库所包含的成 员（一系列.o文件，文件名中并没有包含目录）。不能得知静态库在创建时它的每一个成员所在的目录情况。但我们在Makefile中，采用“A(M)”格 式的目标，书写建立（重建或者更新）静态库的规则时，可以指定它的成员来源于那个目录。就是说我们可以对它的成员使用完整路径的文件名进行说明。Make 在处理这样一个目标“foo.a(dir/file.o)”时，可能会执行如下的命令：



ar r foo.a dir/file.o



和上边的例子类似，它是将指定目录下的.o文件纳入到库文件中，作为静态库的一个成员。Makefile中出现类似的目标时，隐含规则的命令行中可能就需要使用自动化变量“%D”和“%F”。

11.2.1 更新静态库的符号索引表
本小节的内容相对简单。前边提到过，静态库文件可以使用工具“ar”来创建、维护。当需要给静态库增建一个成员时（加入一个.o文件到静态库中）， “ar”可以直接需要增加的.o文件拷贝到静态库中。这样直接拷贝可能存在一个问题。在使用这个库进行连接生成可执行文件时。“ld”却提示了错误，可能 是：主程序使用了之前加入到库中的.o文件中定义的一个函数（全局变量），但连接程序却告诉你无法找到这个函数（或者变量）。

这个问题的原因就是：之前我们将编译完成的.o文件加入到库中，但是并没有更新库的符号表。连接程序进行连接时，在静态库的符号索引表中无法定位刚才加入 的.o文件中定义的函数或者变量。如果需要让加入的所有.o文件中定义的函数（变量）有效，需要使用另外一个工具“ranlib”来对静态库的符号索引表 进行更新。

我们所使用到的静态库（文档文件）中，存在这样一个特殊的成员，它的名字是“__.SYMDEF”。它包含了静态库中所有成员所定义的有效符号（函数名、 变量名）。因此，当为库增加了一个成员时，相应的就需要更新成员“__.SYMDEF”，否则所增加的成员中定义的所有的符号将无法被连接程序定位。完成 更新的命令是：



ranlib ARCHIVEFILE



通常在Makefile中我们可以这样来实现：



libfoo.a: libfoo.a(x.o) libfoo.a(y.o) ...

ranlib libfoo.a



它所实现的是：更新静态库成员“x.o”和“y.o”之后，同时对静态库的成员“__.SYMDEF”进行更新（更新库的符号索引表）。

如果我们使用GNU ar工具来维护、管理静态库，我们就不需要考虑这一步。GNU ar本身已经提供了在创建库时同时更新符号索引表的功能（这是默认行为，我们也可以通过某些命令行选项来控制。大家可以参考 GNU ar工具的man手册）。

11.3 make静态库的注意事项
在make静态库（文档文件）时，特别需要注意的一点是：make的并行执行（执行make时使用“-j”选项）可能会给更新静态库所有影响。因为，在同一时刻，当多个“ar”命令同时维护相同的静态库时，会造成静态库的损坏，甚至导致此静态库不可用。

可能在后期的make版本中，会提供一种在并行执行时防止同时多个“ar”命令对同一静态库的操作的机制。但是就目前的版本来说，这个问题是存在的。因此 要求我们在书写Makefile时，加入控制策略，来避免make并发执行时多个“ar”命令同时操作同一个静态库文件。或者不使用make并发执行功 能。

11.4 静态库的后缀规则
静态库的后缀规则属于后缀规则的特殊应用，后缀规则在目前版本的GNU make中已经使用模式规则替代。但目前版本make同样支持旧风格的后缀规则，主要是为了兼容老版本的make。对于静态库也可以使用它的后缀规则。目 标后缀需要是“.a”（在Linux（Unix）中、静态库的后缀为.a）。例如这样一个后缀规则：

.c.a:

$(CC) $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) -c $< -o $*.o

$(AR) r $@ $*.o

$(RM) $*.o



它相当于模式规则：



(%.o): %.c

$(CC) $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) -c $< -o $*.o

$(AR) r $@ $*.o

$(RM) $*.o



对于老风格的后缀规则，它的目标是“.a.c”，当转换为模式规则时。后缀规则中的“.a”被作为模式规则的目标文件的后缀（目标文件就是N.a）；“.c”被作为了模式规则依赖文件的后缀（依赖文件就是N.c）。

存在这样一种情况：可能一个不是静态库的文件使用了后缀.a。那么make也会按照正常的方式静态库的后缀规则转换成为一个模式规则。因此一个双后缀规则 的目标“.x.a”，make转换时将会产生两个模式规则：“(%.o): %.x” 和“%.a: %.x”。具体的转换过程可参考 后缀规则 一节