C头文件和源文件混淆问题

Question

我写了一个小模块，希望能够重复使用。我有一个头文件bitstream.h，其中包含结构和函数声明，以及实现代码的bitstream.c。现在我想在其他程序中使用它，但是不想每次手动编译bitstream.c，就像你使用stdio.h时不必每次都编译一样，但我做不到。我的文件如下：

bitstream.c

#include "bitstream.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

bit_stream_t *fbit_stream(const char *path) {
    FILE *f;

    /* open file for reading */
    f = fopen(path, "rb");

    ...

bitstream.h

#ifndef BITSTREAM_H
#define BITSTREAM_H

#define EOS 0x0a

typedef struct {
    int size;
    int i_byte;
    unsigned char i_bit;
    unsigned char current_bit;
    unsigned char *bytes;
} bit_stream_t;

extern bit_stream_t *fbit_stream(const char *path);
extern unsigned char bit_stream_next(bit_stream_t *bs);
extern void bit_stream_close(bit_stream_t *bs);
extern void print_bit_stream(bit_stream_t *bs);

#endif

我将这两个文件放入 /usr/local/include 中（我在 Linux 机器上），现在我想在 main.c 中使用它（在其他地方，例如 /home/foo/main.c）：

main.c

#include <bitstream.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, const char *argv[]) {
    if (argc != 2) {
        printf("Need 1 argument!\n");
        return 1;
    }

    bit_stream_t *my_bs;
    my_bs = fbit_stream(argv[1]);

    while (my_bs -> current_bit != EOS) {
        printf("%d", my_bs -> current_bit);
        bit_stream_next(my_bs);
    }

    bit_stream_close(my_bs);
    printf("\n");
    return 0;
}

当我尝试使用 gcc -Wall -o main.o main.c 时，我会得到以下结果：

/tmp/ccgdq66W.o: In function `main':
main.c:(.text+0x35): Undefined reference to `fbit_stream'
main.c:(.text+0x63): Undefined reference to `bit_stream_next'
main.c:(.text+0x7b): Undefined reference to `bit_stream_close'
collect2: error: ld returned 1 exit status

我做错了什么？ 预先感谢任何帮助！

smuecke

- smuecke

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错误来自于你的链接器，而不是编译器。这是因为你没有编译 bitstream.c，所以链接器找不到定义。 - teppic

stdio不仅仅是一个头文件。请查看Lie Ryan的回答。我希望这能帮到你。 - Missu

Answer 1

将 bitstream.c 编译成 bitstream.o

gcc -Wall -c bitstream.c

将main.c和bitstream.o编译成main（如果在winX上则为main.exe）

gcc -Wall -o main main.c bitstream.o

- KevinDTimm

Answer 2

你不需要每次都“编译”stdio.h的原因是它的实现（以及更多内容）已经被编译并存储在GLibC中。也就是说，glibc是一个库（动态库），GCC在每次编译程序时都会将其链接到该库中。您可以通过运行以下命令来检查：

ldd hello

假设hello是一个简单的Hello World!程序，它使用printf函数。你将得到类似下面的结果：

linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fff5f98d000)
libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f7e985b2000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f7e98977000)

看一下第二行：libc.so.6，那是你的GNU C库，也是你不必每次使用stdio.h时都“编译”它的原因。

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通用情况

您想要做的是实现自己的库。为此，您可以采取以下几种方法。

1. 在/usr/include下创建一个名为MyLib的目录，并将所有头文件放在其中。这样，您就可以使用#include <MyLib/myHeader.h>包含您的文件。

2. 方法1：将您的实现myImp.c编译成对象文件，并将该对象放入文件夹/my/libs/path/myImp.o中，每次您想要使用它时，都要用以下命令进行编译：

   gcc -o prog prog.c /my/libs/path/myImp.o

   注意：prog.c必须#include <MyLibs/myHeader.h>。

3. 方法2：您可以使用实用程序ar创建存档，并将所有库放入其中。查看其手册。每次您想要使用库中的某些内容时，都要将其与.a库链接。

4. 方法3：您可以创建动态库，这将减小二进制文件的大小（链接.o和ar库是静态链接，这意味着更大的二进制文件大小）。您可以使用-fPIC（位置无关代码）gcc标志和其他一些小技巧来实现。我会链接一些资源。

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您的具体情况

1. 使用gcc -c bitstream.c编译bitstream.c。
2. 将该文件放入/home/you/myLibs/bitstream.o。
3. 将bitstream.h复制到/usr/include/MyLib/bitstream.h（您需要root）
4. 使用#include <MyLib/bitstream.h>包含它
5. 使用以下命令编译您的程序：gcc -o main main.c ~/myLibs/bitstream.o。

尽管这远非完美，但可以满足您的需求。我建议您阅读有关如何组织自己的库以及其他更多信息，请参阅Rusty Russel的CCAN库，它是构建C库的不错起点。

我强烈推荐您查看CCAN！

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资源

• Linux静态、共享动态和可加载库
• Linux上使用GCC创建共享库
• GNU C Library手册
• 如何构建您自己的C库

- Enzo Ferber

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好的，据我所理解，当使用自己的库时，无论如何都必须添加/foo/bitstream.o，因为像stdio和math这样的东西在gcc中始终是“活着的”，没有其他方法可以避免。 - smuecke

@smuecke 不，它们在GCC中并不是“活的”。GCC是一个编译器套件。像stdio.h这样的头文件定义了库函数的原型。这些库使用GCC进行编译，并存储在系统文件中。例如，stdio.h在glibc中。 - Enzo Ferber

@smuecke 不，没有绕过编译的目标文件/foo/bitstream.o或/foo/bitstream.a(归档)或/lib/bitsream.so(共享)的方法。你需要这些文件才能告诉GCC将它们与你的程序链接起来。 - Enzo Ferber