CMake和静态库顺序

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前言

C/C++程序的许多同学被静态库的依赖折腾，因为默认情况下要求被依赖的库放在依赖它的库后面，当一个程序或共享库依赖的静态库较多时，可能会陷入解决链接问题的坑中。如果对静态库不熟悉，需要结构nm等工具来解决顺序问题。

但也可以偷懒，不关心静态库的顺序问题，ld为此提供了start-group和end-group两个选项，让包含在这两者间的静态库顺序可以随意。

方法

以CMake为例，假设程序x依赖三个静态库：libX1.a、libX2.a和libX3.a，而libX2.a又依赖libX1.a，libX3.a依赖libX2.a和libX1.a，正常情况下的CMakeLists.txt格式如下：

add_executable(

    x

    x.cpp

)

target_link_libraries(

    x

    libX1.a

    libX2.a

    libX3.a

)

上面的写法libX1.a、libX2.a和libX3.a的顺序不能变，只能按上面的先后顺序。如果去掉顺序的烦恼和痛苦，可以采用如下的写法：

target_link_libraries(

    x

    -Wl,--start-group

    libX1.a

    libX3.a

    libX2.a

    -Wl,--end-group

)

或

target_link_libraries(

    x

    -Wl,--start-group

    libX3.a

    libX2.a

    libX1.a

    -Wl,--end-group

)

都可以，完全不用关心顺序。

前面说了start-group和end-group是ld的选项，是链接选项，不是gcc/g++的编译选项，直接命令行或其它编译方式也可以使用，比如命令行方式：

g++ -g -o x x.cpp -Wl,--start-group libX2.a libX1.a libX3.a -Wl,--end-group

附1：链接静态库的顺序问题 

在链接静态库时，如果多个静态库之间存在依赖关系，则有依赖关系的静态库之间存在顺序问题，这个在使用静态库时需要注意，否则会报符号找不到问题。举例，libb.a依赖于是liba.a，而可执行文件test只直接依赖于libb.a，则链接选项应当为“-b -a”，而不是“-a -b”，否则会报liba.a中的某些符号找不到。

gcc -c a.c

ar cr liba.a a.o

gcc -c b.c

ar cr libb.a b.o

虽然libb.a使用到了liba.o中的一些函数，但并不会将它们的定义包含进来，所以在链接test时需要指定这两个库。

另外，在编译libb.a时是不指定liba.a的，因为编译一个静态库不会使用到链接选项，而只需要指定需要依赖的头文件路径即可。

-Wl的使用：

-Wl表示后面的参数传递给链接器，其中l是linker的意思。

链接时指定共享库的搜索路径（类似于设置LD_LIBRARY_PATH）：

-Wl,-rpath=/usr/local/abc:/data/abc

以上也可以分开写：

-Wl,-rpath=/usr/local/abc -Wl,-rpath=/data/abc

部分库链接它的静态库，部分库链接它的共享库：

-Wl,-static -lb -Wl,-call_shared -la -lz

指定链接器：

-Wl,-dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -e _so_start

指定导出的符号：

-Wl,--export-dynamic,--version-script,exports.lds

exports.lds的格式可以为：

{

global:

foo;

};

指定共享库的soname：

-Wl,--export-dynamic,--version-script,exports.lds,-soname=libqhttpd.so

-rpath 增加共享库搜索路径

--retain-symbols-file表示不丢弃未定义的符号和需要重定位的符号

--export-dynamic 创建一个动态连接的可执行程序时, 把所有的符号加到动态符号表中

附2：再议GCC编译时的静态库依赖次顺问题

假设有如三个源代码文件：

$ cat a.cpp

void a()

{

}

 

$ cat b.cpp

extern void a();

void b()

{

    a(); // 调用a.cpp中的a()

}

 

$ cat x.cpp

extern void b();

int main()

{

    b(); // 调用b.cpp中的b()

    return 0;

}

对应的Makefile文件：

all: x

 

liba.a: a.o

libb.a: b.o

x: x.o liba.a libb.a # 问题出在这儿

    g++ -g -o $@ $^

 

a.o: a.cpp

    g++ -g -c $^

b.o: b.cpp

    g++ -g -c $^

x.o: x.cpp

    g++ -g -c $^

 

clean:

    rm -f a.o b.o x.o x

使用上面的Makefile编译，将会遇到如下所示的“undefined reference”问题：

g++ -g -c x.cpp

g++ -g -c a.cpp

g++ -g -c b.cpp

g++ -g -o x x.o liba.a libb.a # 改成“g++ -g -o x x.o libb.a liba.a”即可解决

libb.a(b.o): In function `b()':

/data/jayyi/gongyi/activities/phonebook/b.cpp:2: undefined reference to `a()'

collect2: ld returned 1 exit status

make: *** [x] Error 1

这个问题的原因是b.cpp依赖a.cpp，gcc要求（实际是ld要求）libb.a须放在liba.a前面，即需要改成：g++ -g -o x x.o libb.a liba.a，也就是被依赖的库需要放在后头。

这是最常规的解决办法，除此之外，只需要加入--start-group和--end-group两个链接参数，即可保持被依赖的库放在前头，也就是改成如下即可：g++ -g -o $@ -Wl,--start-group $^ -Wl,--end-group。

这里的“-Wl,”表示后面跟着的参数是传递给链接器ld的，gcc不关心具体是啥。“--start-group”表示范围的开始；“--end-group”表示范围的结束，是可选的。位于“--end-group”之后的仍然要求被依赖的库放在后头。

附3：gcc链接参数--whole-archive的作用

// a.h

extern void foo();

// a.cpp

#include 

 

void foo()

{

    printf("foo\n");

}

// x.cpp

#include "a.h"

 

int main()

{

        foo();

        return 0;

}

// Makefile

all: x

 

x: x.cpp liba.so

g++ -g -o $@ $^

 

liba.so: liba.a

g++ -g -fPIC -shared -o $@ $^

#g++ -g -fPIC -shared -o $@ -Wl,--whole-archive $^ -Wl,-no-whole-archive

 

liba.a: a.o

ar cru $@ $^

 

a.o: a.cpp

g++ -g -c $^

 

clean:

rm -f x a.o liba.a liba.so

$ make

g++ -g -c a.cpp

ar cru liba.a a.o

g++ -g -fPIC -shared -o liba.so liba.a

#g++ -g -fPIC -shared -o liba.so -Wl,--whole-archive liba.a -Wl,-no-whole-archive

g++ -g -o x x.cpp liba.so

/tmp/cc6UYIAF.o: In function `main':

/data/ld/x.cpp:5: undefined reference to `foo()'

collect2: ld returned 1 exit status

make: *** [x] Error 1

默认情况下，对于未使用到的符号（函数是一种符号），链接器不会将它们链接进共享库和可执行程序。

这个时候，可以启用链接参数“--whole-archive”来告诉链接器，将后面库中所有符号都链接进来，参数“-no-whole-archive”则是重置，以避免后面库的所有符号被链接进来。

// Makefile

all: x

 

x: x.cpp liba.so

g++ -g -o $@ $^

 

liba.so: liba.a

g++ -g -fPIC -shared -o $@ -Wl,--whole-archive $^ -Wl,-no-whole-archive

 

liba.a: a.o

ar cru $@ $^

 

a.o: a.cpp

g++ -g -c $^

 

clean:

rm -f x a.o liba.a liba.so

附4：如何让有些“-l”链接静态库，而另一些链接共享库？

用“-Wl,-Bstatic”指定链接静态库，使用“-Wl,-Bdynamic”指定链接共享库，使用示例：

-Wl,-Bstatic -lmysqlclient_r -lssl -lcrypto -Wl,-Bdynamic -lrt -Wl,-Bdynamic -pthread -Wl,-Bstatic -lgtest

"-Wl"表示是传递给链接器ld的参数，而不是编译器gcc/g++的参数。

附5：相关博文

1) 链接静态库的顺序问题

https://blog.csdn.net/Aquester/article/details/7780640

2) 再议GCC编译时的静态库依赖顺序问题

https://blog.csdn.net/Aquester/article/details/48547685

3) 如何让有些“-l”链接静态库，而另一些链接共享库？

http://blog.chinaunix.net/uid-20682147-id-5096676.html

4) 小心两个共享库共用同一个静态库

http://blog.chinaunix.net/uid-20682147-id-3760647.html

5) C/C++常见gcc编译链接错误解决方法

http://blog.chinaunix.net/uid-20682147-id-5037113.html

6) CMake使用技巧集

http://control.blog.chinaunix.net/uid-20682147-id-5284633.html

7) libtool的工作原理

https://blog.csdn.net/aquester/article/details/23339825

8) 全局变量相互依赖和初始化顺序的解决办法

https://blog.csdn.net/aquester/article/details/7780844

9) 对于glog中ShutdownGoogleLogging后不能再次InitGoogleLogging问题的解决办法

http://blog.chinaunix.net/uid-20682147-id-3449454.html