6.1相关准备
6.2 掌握正确的连接方式
下图为编译器使用ELF格式构造图像文件：
编译器给每个CPP文件准备一个目标文件（.o文件），用于构建程序的内存映像。（image和container）
object文件各部分详解
·ELF头文件标识操作系统、ELF文件类型、目标指令集体系结构、程序头表（不在程序中）和节头表的位置和大小 ·按类型分组的信息 ·节头表，包含关于名称、类型、标志、内存中的目标地址、文件中的偏移量和其他在线那个信息，类似于目录。
其中按类型分组的信息具体如下：
.text区段：机器代码，包含处理器要执行的所有指令 .data区段：初始化的全局对象和静态对象的所有值 .bss区段：未初始化的全局对象和静态对象的所有值，这些对象将在程序启动时初始化为0. .rodata区段：常量的所有值（只读数据） .strtab区段：一个字符串表，包含所有常量字符串 （字符串字面量） .shstrtab区段：包含所有部分名称的字符串表
所有的.o文件通过重定位，将不同.o文件的相同区段组合在一起。这样就完成了重定位。
之后，链接器还需要解析引用。在编译过程中，一个翻译单元引用另一个翻译单元中定义的符号时，编译器读取这个声明并认为定义在某个地方，稍后提供定义。解析引用即链接器收集这些外部符号的未解析引用，查找并填充到可执行文件中对应的地址。示例如下：
最终形成的可执行文件结构如下：
系统加载器会读取程序头，用以创建进程映像。头部包含一些通用信息、内存布局描述。布局中每个条目代表一个称为段的内存片段，条目指定将读取哪些节、以什么顺序、虚拟内存中的哪个地址、标志是什么等。
6.3 构建不同类型的库
静态库在类Unix系统上的后缀为.a，在windows上的后缀为.lib 动态库在类unix系统上的后缀为.so，在windows上的后缀为.dll
6.3.1 静态库
创建一个静态库，使用如下命令：
add_library(<name> [<source>...])
如果BUILD_SHARED_LIBS变量没有设置为ON，上述代码将生成静态库。
也可以通过提供关键字STATIC构建静态库
add_library(<name> [<source>...])
静态库本质上是原始对象文件的集合。
6.3.2 动态库
创建一个动态库，使用如下命令：
add_library(<name> SHARED [<name>... ])
也可以通过设置BUILD_SHARED_LIBS为ON实现。
区别于静态库，动态库是使用链接器构建的，将执行链接的两个阶段。 动态库（也称为共享对象）可以在多个不同的应用程序之间共享。操作系统会加载一个该库的实例，系统为所有使用该库的程序提供相同的地址。只有.data段和.bss段分别为使用库的每个进程创建。
6.3.3 模块库
构建模块库，需要使用MODULE关键字。
add_library(<name> MODULE [<souce>...])
模块库是动态库的一种，目的是作为运行时加载的插件使用，而不是在编译的过程中链接到可执行文件。共享模块不会在程序启动时自动加载（与普通的共享库一样），只有程序通过LoadLibrary或dlopen()/dlsym()等系统调用显示地请求它时，才会使用到。
6.3.4 位置无关的代码
所有共享库和模块的源代码都应该在编译时启用位置无关代码标志。
CMake检查目标的POSITION_INDEPENDENT_CODE属性，并适当添加特定于编译器的编译标志，如gcc或clang的-fPIC。
。。。
在实际的过程中，我们需要注意，当动态库链接到另一个目标时，例如静态库或对象库，目标也需要设置POSTION_INDEPENDENT_CODE属性。方法如下：
set_target_properties(dependency_target PROPERTIES POSITION_INDEPENDENT_CODE ON)
6.4用定义规则解决问题
ODR，单一定义规则。
如果类型、模板和extern内联函数完全相同，可以在多个翻译单元中重复其定义。
// odr.h
int i;
// odr.cpp
#include "odr.h"
int main(){
std::cout << "i:" << i <<std::endl;
return 0;
}
// two.cpp
#include "odr.h"
// CMakeLists.txt
add_executable(odr odr.cpp two.cpp)
编译时会报multiple definition错误。
如果将odr.h文件中的i进行修改如下：
// odr.h
struct odr{
static inline int i = 1;
}
或者
static int i = 1;
即可，这属于odr的例外。
6.4.1 动态链接的重复符号
ODR规则对静态库的作用和对目标文件的作用完全相同，但是当用动态库构建代码时，链接器允许复制符号。
// a.cpp
#include <iostream>
void a(){std::cout << "A" << std::endl;}
void duplicated(){std::cout << "duplicated A" << std::endl;}
// b.cpp
#include <iostream>
void a(){std::cout << "B" << std::endl;}
void duplicated(){std::cout << "duplicated B" << std::endl;}
// main.cpp
extern void a();
extern void b();
extern void duplicated();
int main(){
a();
b();
duplicated();
return 0;
}
// CMakeLists.txt
add_library(a SHARED a.cpp)
add_library(b SHARED b.cpp)
add_executable(main_1 main.cpp)
target_link_libraryies(main_1 a b)
add_executable(main_2 main.cpp)
target_link_libraryies(main_2 b a)
执行main_1输出：
A
B
duplicated A
执行main_2输出：
A
B
duplicated B
如果在main.cpp中添加：
// main.cpp
void duplicated(){
std::cout << "duplicated MAIN" << std::endl;
}
执行目标时会输出"duplicated MAIN。
6.4.2 使用命名空间——不要依赖链接器
建议将库代码包装在以库命名的命名空间中。！
6.5 连接顺序和未定义符号
// outer.cpp
extern int a;
int b = a;
// nested.cpp
int a = 123;
// main.cpp
#include <iostream>
int main(){
std::cout << "output a: " << a << std::endl;
return 0;
}
add_library(outer outer.cpp)
add_library(nested nested.cpp)
add_executable(main main.cpp)
target_link_libraries(main nested outer)
链接器解析未定义符号的工作方式是这样的：链接器从左向右处理二进制文件。对每个二进制文件执行如下操作： 1、收集此二进制文件导出的所有未定义符号，并存储起来以备以后使用。 2、尝试用此二进制文件中定义的符号解析未定义的符号。 3、对下一个文件重复此过程。 执行完上述操作之后，若仍有符号未定义，则链接失败。
target_link_libraries(main nested outer)
在上述例子中：
1、主要处理main.o，获得对a的未定义引用，收集起来用于将来的解析。 2、处理libnested.a，没有发现未定义的引用，因此没什么需要解析的。 3、处理libouter.a，得到了对b的未定义引用，本身定义了变量a，因此解析了对A的引用。
现在我们了解到了未定义引用的处理顺序之后，就能知道了引起问题的关键所在了。我们只需要改变库的链接顺序即可。
将nested库和outer库的顺序调整即可：target_link_libraries(main outer nested) 即可。
6.6分离main()进行测试
主要思路是，将main函数的执行逻辑全部提取到一个外部函数。通过调用这个外部函数，实现测试和生产环境运行完全相同的源代码的情况。
// main.cpp
// 主程序
extern int start_program(int argc, const char**);
int main(int argc, char** argv){
return start_program(argc, argv);
}
// test.cpp
// 测试逻辑
extern int start_program(int, const char**);
int main(){
auto exit_code = start_program(0, nullptr);
if(exit_code == 0){
std::cout << "Non-zero exit code expected." << std::endl;
}
const char* argumens[2] {"hello", "world"};
exit_code = start_program(2, arguments);
if(exit_code != 0){
std::cout << "Zero exit code expected." << std::endl;
}
return 0;
}
// program.cpp
// 主程序逻辑
int start_program(int argc, const char** argv){
if(argc <= 1){
std::cout << "Not enough arguments" << std::endl;
return 1;
}
return 0;
}
