第十一章：使用make更新靜態(tài)庫文件

靜態(tài)庫文件也稱(chēng)為“文檔文件”，它是一些.o文件的集合。在Linux（Unix）中使用工具“ar”對它進(jìn)行維護管理。它所包含的成員（member）是若干.o文件。

11.1      庫成員作為目標

一個(gè)靜態(tài)庫通常由多個(gè).o文件組成。這些成員（.o文件）可獨立的被作為一個(gè)規則的目標，庫成員作為目標時(shí)需要按照如下的格式來(lái)書(shū)寫(xiě)：

ARCHIVE(MEMBER)

注意，這種書(shū)寫(xiě)方式只能出現在規則的目標和依賴(lài)，不能出現在規則的命令行中！因為，絕大多數命令不能支持這種語(yǔ)法，命令不能直接對庫的成員進(jìn)行操作。這種表達式在規則的目標或者依賴(lài)中，它表示庫“ARCHIVE”的成員“MEMBER”。含有這種表達式的規則的命令行只能是“ar”命令或者其它可以對庫成員進(jìn)行操作的命令。例如：下邊這個(gè)規則用于創(chuàng )建庫“foolib”，并將“hack.o”成員加入到庫：

foolib(hack.o) : hack.o

ar cr foolib hack.o

實(shí)際上，這個(gè)規則實(shí)現了對庫的所有成員進(jìn)行了更新，其過(guò)程使用了隱含規則（創(chuàng )建需要的.o文件）。另外需要注意工具“ar”的用法（可參考ar的man手冊）。

如果在規則中需要同時(shí)指定庫的多個(gè)成員，可以將多個(gè)成員羅列在括號內，例如：

foolib(hack.o kludge.o)

它就等價(jià)于：

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

在描述庫的多個(gè)成員時(shí)也可以使用shell通配符。例如：“foolib(*.o)”，它代表庫文件“foolib”的所有.o成員。

11.2      靜態(tài)庫的更新

上一節已經(jīng)講述了規則中形如“A(M)”目標的含義，它代表靜態(tài)庫“A”的成員“M”。make為這樣的一個(gè)目標搜索隱含規則時(shí)，可重建“(M)”的隱含規則，同樣也被認為是可重建“A(M)”這個(gè)目標的隱含規則。

這就出現了一個(gè)特殊的模式規則，它的目標模式是“(%)”。這個(gè)特殊的規則被用來(lái)更新目標“A(M)”，規則將文件“M”拷貝到庫“A”中，如果之前在靜態(tài)庫文件“A”不存，則首先創(chuàng )建這個(gè)庫文件。例如：目標為“foo.a(bar.o)”的規則，執行時(shí)將完成：首先使用隱含規則生成其成員“bar.o”，之后將“bar.o”加入到庫“foo.a”中。那么“bar.o”就作為庫文件“foo.a”的一個(gè)成員（當然如果“foo.a”不存在，就會(huì )被創(chuàng )建。這個(gè)特殊規則的命令行一般都是“ar”命令）。

這個(gè)特殊的規則可以和其它隱含規則一起構成一個(gè)隱含規則鏈。因此我們可以直接在命令行中執行“make ‘foo.a(bar.o)’”（注意“foo.a(bar.o)”作為命令行選項，需要使用引號，否則shell會(huì )將“(”作為特殊字符處理），只要當前目錄下存在“bar.c”這個(gè)文件，就會(huì )執行如下命令：

cc -c bar.c -o bar.o

ar r foo.a bar.o

rm -f bar.o

我們可以看到文件“bar.o”是被作為中間過(guò)程文件來(lái)處理的。需要說(shuō)明的是，包含上述命令的規則，在規則的命令行中使用自動(dòng)化變量“$%”來(lái)代表庫成員“bar.o”。

在一個(gè)靜態(tài)庫（文檔文件）中，其所有的成員名是不包含目錄描述的。就是說(shuō)對于靜態(tài)庫，當使用“nm”命令查看其成員時(shí)，能夠獲得的信息只是靜態(tài)庫所包含的成員名字（一系列.o文件，文件名中并沒(méi)有包含目錄）。但我們在Makefile中，采用“A(M)”格式的目標，書(shū)寫(xiě)建立（重建或者更新）靜態(tài)庫的規則時(shí)，可以指定為庫它的成員指定路徑。就是說(shuō)在描述它的成員時(shí)，可以使用包含路徑的文件名。例如一個(gè)規則的目標可以這樣書(shū)寫(xiě)“foo.a(dir/file.o)”，在這個(gè)規則被執行時(shí)可能會(huì )執行如下的命令：

ar r foo.a dir/file.o

和上邊的例子類(lèi)似，它將指定目錄下的.o文件加入到庫中，此文件（“dir/file.o”）被作為靜態(tài)庫的一個(gè)成員。對于類(lèi)似這樣的目標，重建它的隱含規則的命令行中可能就需要使用自動(dòng)化變量“%D”和“%F”。

11.2.1       更新靜態(tài)庫的符號索引表

本小節的內容相對簡(jiǎn)單。前邊提到過(guò)，靜態(tài)庫文件需要使用“ar”來(lái)創(chuàng )建和維護。當給靜態(tài)庫增建一個(gè)成員時(shí)（加入一個(gè).o文件到靜態(tài)庫中），“ar”可直接將需要增加的.o文件簡(jiǎn)單的追加到靜態(tài)庫的末尾。之后當我們使用這個(gè)庫進(jìn)行連接生成可執行文件時(shí)，鏈接程序“ld”卻提示錯誤，這可能是：主程序使用了之前加入到庫中的.o文件中定義的一個(gè)函數或者全局變量，但連接程序無(wú)法找到這個(gè)函數或者變量。

這個(gè)問(wèn)題的原因是：之前我們將編譯完成的.o文件直接加入到了庫的末尾，卻并沒(méi)有更新庫的有效符號表。連接程序進(jìn)行連接時(shí)，在靜態(tài)庫的符號索引表中無(wú)法定位剛才加入的.o文件中定義的函數或者變量。這就需要在完成庫成員追加以后讓加入的所有.o文件中定義的函數（變量）有效，完成這個(gè)工作需要使用另外一個(gè)工具“ranlib”來(lái)對靜態(tài)庫的符號索引表進(jìn)行更新。

我們所使用到的靜態(tài)庫（文檔文件）中，存在這樣一個(gè)特殊的成員，它的名字是“__.SYMDEF”。它包含了靜態(tài)庫中所有成員所定義的有效符號（函數名、變量名）。因此，當為庫增加了一個(gè)成員時(shí)，相應的就需要更新成員“__.SYMDEF”，否則所增加的成員中定義的所有的符號將無(wú)法被連接程序定位。完成更新的命令是：

ranlib ARCHIVEFILE

通常在Makefile中我們可以這樣來(lái)實(shí)現：

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

ranlib libfoo.a

它所實(shí)現的是在更新靜態(tài)庫成員“x.o”和“y.o”之后，對靜態(tài)庫的成員“__.SYMDEF”進(jìn)行更新（更新庫的符號索引表）。

如果我們使用GNU ar工具來(lái)維護、管理靜態(tài)庫，我們就不需要考慮這一步。GNU ar本身已經(jīng)提供了在更新庫的同時(shí)更新符號索引表的功能（這是默認行為，也可以通過(guò)命令行選項控制ar的具體行為?？蓞⒖?/span> GNU ar工具的man手冊）。

11.3      make靜態(tài)庫的注意事項

在make靜態(tài)庫（文檔文件）時(shí)，特別需要注意：make的并行執行（執行make時(shí)使用“-j”選項）給更新靜態(tài)庫帶來(lái)的影響。因為在同一時(shí)刻，當同時(shí)使用多個(gè)“ar”命令來(lái)操作相同的靜態(tài)庫時(shí)，將會(huì )靜損壞態(tài)庫，甚至導致此靜態(tài)庫不可用。

可能在后期的make版本中，會(huì )提供一種在并行執行時(shí)防止同時(shí)多個(gè)“ar”命令對同一靜態(tài)庫的操作的機制。但是就目前的版本來(lái)說(shuō)，這個(gè)問(wèn)題是存在的。因此要求我們在書(shū)寫(xiě)Makefile時(shí)，加入控制策略來(lái)避免make并發(fā)執行時(shí)多個(gè)“ar”命令同時(shí)操作同一個(gè)靜態(tài)庫文件?；蛘叻艞壥褂?/span>make的并發(fā)執行功能。

11.4      靜態(tài)庫的后綴規則