第 11 章 使用库

库提供了在多个应用程序间共享代码的方法，也提供了减小超大型应用程序复杂度的方法。C++ 编译器使您可以访问各种库。本章说明了如何使用这些库。

11.1 C 库

Oracle Solaris 操作系统附带了安装在 /usr/lib 中的几个库。这些库大多有 C 接口。缺省情况下，其中的 libc 和 libm 库通过 CC 驱动程序进行链接。如果使用 –mt 选项，则链接 libthread 库。如果要链接其他系统库，请在链接时使用适当的 –l 选项。例如，要链接 libdemangle 库，请在链接时在 CC 命令行上传递 –ldemangle：

example% CC text.c -ldemangle

C++ 编译器具有自己的运行时支持库。所有 C++ 应用程序都由 CC 驱动程序链接到这些库。C++ 编译器还具有其他一些有用的库，如下节所述。

11.2 随 C++ 编译器提供的库

C++ 编译器附带了一些库。其中一些只能在兼容模式 (-compat=4) 下使用，有些只能在标准模式 (–compat=5) 下使用，有些可以在这两种模式下使用。libgc 和 libdemangle 库都有 C 接口，可以在任何模式下链接到应用程序。

下表列出了随 C++ 编译器提供的库，以及可以使用这些库的模式。

请勿重新定义或修改用于 STLport、Rogue Wave 或 Solaris Studio C++ 库的任何配置宏。库是按照适用于 C++ 编译器的方式进行配置和生成的。libCstd 和 Tool.h++ 配置为可互操作，因此，修改配置宏会导致程序不能编译、不能链接或不能正常运行。

11.2.1 C++ 库描述

以下是这些库中每个库的简单描述。

• libCrun：该库包含了标准模式 (–compat=5) 下编译器所需的运行时支持，并提供了对 new/delete、异常及 RTTI 的支持。

  libCstd：这是 C++ 标准库。具体来说，该库包含了 iostream。如果有使用传统 iostream 的现有源代码，而且要使用标准 iostream，必须修改源代码以符合新接口。有关详细信息，请参见《C++ 标准库参考》联机手册。

• libiostream：这是使用 – compat=5 生成的传统 iostream 库。如果有使用传统 iostream 的源代码，且要在标准模式 (–compat=5) 下编译这些源代码，可以使用 libiostream 而不必修改源代码。可使用 – library=iostream 获取此库。

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  注 –

  标准库的很大部分取决于使用的标准 iostream。在相同程序中使用传统的 iostream 可能会出现问题。

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• libC：这是兼容模式 (–compat=4) 下所需的库。该库包含了 C++ 运行时支持和传统 iostream。

• libcomplex：该库提供了兼容模式 (-compat=4) 下的复数运算。在标准模式下，可使用 libCstd 中的复数运算功能。

• libstlport：这是 C++ 标准库的 STLport 实现。可以通过指定选项 -library=stlport4，使用该库而非缺省的 libCstd。但不能在同一程序中同时使用 libstlport 和 libCstd。您必须使用其中之一编译和链接包括输入库在内的一切项目。

• librwtool (Tools.h++)：Tools.h++ 是来自 RogueWave 的 C++ 基础类库。提供了版本 7。该库已过时，不应在新代码中使用该库。提供它是为了支持针对使用 RW Tools.h++ 的 C++ 4.2 编写的程序。

• libgc：该库用于部署模式或垃圾收集模式。只是与 libgc 库链接就会自动且永久修复程序的内存泄漏。虽然能以其他方式正常编程，但如果将程序与 libgc 库链接，则无需调用 free 或 delete 就可完成编程。垃圾收集库对动态装入库具有依赖性，因此在链接程序时要指定 -lgc 和 -ldl。

  有关其他信息，请参见 gcFixPrematureFrees(3) 和 gcInitialize(3) 手册页。

• libdemangle：该库用于还原 C++ 损坏名称。

11.2.2 访问 C++ 库的手册页

与本节所述库关联的手册页位于第 1、3、3C++ 和 3cc4 节中。

要访问 C++ 库的手册页，请输入：

example% man library-name

要访问 C++ 库版本 4.2 的手册页，请输入：

example% man -s 3CC4 library-name

11.2.3 缺省 C++ 库

缺省情况下，CC 驱动程序会链接其中一些 C++ 库，而其他库需要显式链接。在标准模式下，CC 驱动程序缺省链接下列库：

-lCstd -lCrun -lm -lc

在兼容模式 (-compat) 下，缺省链接下列库：

-lC -lm -lc

有关更多信息，请参见A.2.49 -library=l[ ,l...]。

11.3 相关的库选项

CC 驱动程序提供了一些选项来帮助用户使用库。

• -l 选项用于指定要链接的库。

• -L 选项用于指定要在其中搜索库的目录。

• -mt 选项用于编译和链接多线程代码。

• -xia 选项用于链接区间运算库。

• -xlang 选项用于链接 Fortran 或 C99 运行时库。

• -library 选项用于指定 Solaris Studio C++ 编译器附带的以下库：

  • libCrun

  • libCstd

  • libiostream

  • libC

  • libcomplex

  • libstlport、libstlport_dbg

  • librwtool、librwtool_dbg

  • libgc

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    注 –

    要使用传统 iostream 形式的 librwtool，请使用 -library=rwtools7 选项。要使用标准 iostream 形式的 librwtool，请使用 -library=rwtools7_std 选项。

    ---

    使用 –library 和 –staticlib 选项指定的库将静态链接。某些示例：

  • libstdcxx（作为 Solaris OS 的一部分分发）

  以下命令动态链接传统 iostream 形式的 Tools.h++ 版本 7 和 libiostream 库。

example% CC test.cc -library=rwtools7,iostream

• 以下命令静态链接 libgc 库。

example% CC test.cc -library=gc -staticlib=gc

• 以下命令在兼容模式下编译 test.cc 并静态链接 libC。因为在兼容模式下缺省链接 libC，所以不必使用 – library 选项指定该库。

example% CC test.cc -compat=4 -staticlib=libC

• 以下命令排除了库 libCrun 和 libCstd，否则缺省情况下这两个库包括在内。

example% CC test.cc -library=no%Crun,no%Cstd

缺省情况下，CC 根据命令行选项链接不同的系统库集合。如果指定 -xnolib（或 -nolib），CC 仅链接在命令行上使用 -l 选项显式指定的那些库。（如果使用 -xnolib 或 -nolib，会忽略 -library 选项（如果有）。）

使用 –R 选项可以在可执行文件中生成动态库搜索路径。执行期间，运行时链接程序使用这些路径搜索应用程序所需的共享库。缺省情况下，CC 驱动程序将 – R<install_directory>/lib 传递给 ld（如果编译器安装在标准位置中）。可以使用 -norunpath 禁止在可执行文件中生成共享库的缺省路径。

缺省情况下，链接程序会搜索 /lib 和 /usr/lib。请勿在 -L 选项中指定这些目录或任何编译器安装目录。

对于针对部署生成的程序，应该使用 -norunpath 或 -R 选项进行生成，这样可避免在编译器目录中查找库。（请参见11.6 使用共享库）。

11.4 使用类库

通常，使用类库分两个步骤：

1. 在源码中包括适当的头文件。

2. 将程序与目标库链接。

11.4.1 iostream 库

C++ 编译器提供两种 iostream 实现：

• 传统 iostream。该术语是指 C++ 4.0、4.0.1、4.1 和 4.2 编译器以及早期基于 cfront 的 3.0.1 编译器附带的 iostream 库。没有用于此库的标准。在兼容模式下，该库是 libC 的一部分，在标准模式下，libiostream 中也有该库。

• 标准 iostream。这是 C++ 标准库 libCstd 的一部分，仅用于标准模式下。该库与传统 iostream 库的二进制和源码都不兼容。

如果已有 C++ 源，那么代码可能象以下示例一样使用传统 iostream。

// file prog1.cc
#include <iostream.h>

int main() {
    cout << "Hello, world!" << endl;
    return 0;
}

以下命令在兼容模式下编译 prog1.cc，并将其链接到名为 prog1 的可执行程序中。传统 iostream 库是 libC 的一部分，兼容模式下缺省链接该库。

example% CC -compat prog1.cc -o prog1

下一个示例使用标准 iostream。

// file prog2.cc
#include <iostream>

int main() {
    std::cout << "Hello, world!" << std::endl;
    return 0;
}

以下命令编译 prog2.cc 并将其链接到名为 prog2 的可执行程序中。该程序在标准模式下编译，且缺省链接包括标准 iostream 库的 libCstd。

example% CC prog2.cc -o prog2

有关编译模式的完整讨论，请参见《C++ 迁移指南》。

11.4.2 complex 库

标准库提供了模板化的 complex 库，该库与 C++ 4.2 编译器提供的 complex 库类似。如果在标准模式下编译，必须使用 <complex> 而非 <complex.h>。不能在兼容模式下使用 <complex>。

在兼容模式下，必须在链接时显式请求 complex 库。在标准模式下，complex 库包括在 libCstd 中，缺省情况下链接该库。

标准模式下，没有 complex.h 头文件。在 C++ 4.2 中，"complex" 是类名称，但在标准 C++ 中，"complex" 是模板名称。不可能提供可使旧的代码不加修改就可工作的 typedef。因此，为使用复数的 4.2 版编写的代码需要某些简单的编辑，以便使用标准库。例如，以下代码是为 4.2 版编写的，并将在兼容模式下编译。

// file ex1.cc (compatibility mode)
#include <iostream.h>
#include <complex.h>

int main()
{
    complex x(3,3), y(4,4);
    complex z = x * y;
    cout << "x=" << x << ", y=" << y << ", z=" << z << endl;
}

以下示例在兼容模式下编译并链接 ex1.cc，然后执行该程序。

example% CC -compat ex1.cc -library=complex
example% a.out
x=(3, 3), y=(4, 4), z=(0, 24)

下面将 ex1.cc 重写为 ex2.cc 以在标准模式下编译：

// file ex2.cc (ex1.cc rewritten for standard mode)
#include <iostream>
#include <complex>
using std::complex;

int main()
{
     complex<double> x(3,3), y(4,4);
     complex<double> z = x * y;
     std::cout << "x=" << x << ", y=" << y << ", z=" << z <<
       std::endl;
}

以下示例在标准模式下编译并链接重写的 ex2.cc，然后执行该程序。

% CC ex2.cc
% a.out
x=(3,3), y=(4,4), z=(0,24)

关于使用复数运算库的更多信息，请参见表 13–4。

11.4.3 链接 C++ 库

下表列出了链接 C++ 库的编译器选项。有关更多信息，请参见A.2.49 -library=l[ ,l...]。

11.5 静态链接标准库

CC 驱动程序在缺省情况下链接几个库的共享版本（包括 libc 和 libm），这通过为每个缺省库将 -llib 选项传递给链接程序来实现。（有关兼容模式和标准模式下的缺省库列表，请参见11.2.3 缺省 C++ 库。）

如果要静态链接其中任何缺省库，可以使用 -library 选项和 –staticlib 选项来静态链接 C++ 库。例如：

example% CC test.c -staticlib=Crun

在此示例中，没有在命令中显式包括 -library 选项。这种情况下，无需 -library 选项，因为在标准模式（缺省模式）下，-library 的缺省设置是 Cstd,Crun。

也可以使用 -xnolib 编译器选项。使用 -xnolib 选项时，驱动程序不会将任何 -l 选项传递给 ld，所以您必须自己传递这些选项。以下示例显示了在 Solaris 8 或 Solaris 9 操作系统中如何静态链接 libCrun 以及如何动态链接 libm 和 libc：

example% CC test.c -xnolib -lCstd -Bstatic -lCrun– Bdynamic -lm -lc

-l 选项的顺序很重要。– lCstd、– lCrun 和 -lm 选项位于 -lc 之前。

建议不要静态链接 libCrun 和 libCstd。而是生成 /usr/lib 中的动态版本以与其所安装在的 Solaris 版本一起使用。

有些 CC 选项链接到其他库。也可以使用 -xnolib 抑制这些库链接。例如，使用 -mt 选项会导致 CC 驱动程序将 -lthread 传递给 ld。但如果同时使用 –mt 和 –xnolib，CC 驱动程序不会将 -lthread 传递给 ld。有关更多信息，请参见A.2.153 –xnolib。有关 ld 的更多信息，请参见《链接程序和库指南》。

/lib 和 /usr/lib 中静态版本的 Solaris 库不再可用。例如，试图静态链接 libc 的操作将失败：

      CC hello.cc -xnolib -lCrun -lCstd -Bstatic -lc 

11.6 使用共享库

C++ 编译器附带下列 C++ 运行时共享库：

• libCCexcept.so.1（仅限 SPARC Solaris）

• libcomplex.so.5（仅限 Solaris）

• librwtool.so.2

• libstlport.so.1

在 Linux 上，C++ 编译器附带这些附加库：

• libCrun.so.1

• libCstd.so.1

• libdemangle.so

• libiostream.so.1

在 Solaris 10 上，这些附加库以及其他一些库作为 Solaris C++ 运行时库软件包 SUNWlibC 的一部分安装。

如果应用程序使用 C++ 编译器附带的任何共享库，则 CC 驱动程序会安排运行路径（请参阅 -R 选项），该运行路径指向将在可执行文件中生成库的位置。如果之后将可执行文件部署到另一台计算机上，而该计算机上并没有在同一位置安装同一编译器版本，将找不到所需的共享库。

在程序启动时，可能根本找不到此库，或可能使用错误版本的库，从而导致错误的程序行为。在这种情况下，应该将所需库与可执行文件一起提供，并使用指向这些库将要安装的位置的运行路径进行生成。

《Using and Redistributing Solaris Studio Libraries in an Application》（《在应用程序中使用与重新分发 Solaris Studio 库》一文中详细讨论了该主题并提供了示例，请参见 http://developers.sun.com/sunstudio/documentation/techart/stdlibdistr.html

11.7 替换 C++ 标准库

替换与编译器一起发布的标准库是有风险的，不能保证产生预期的结果。基本操作是禁用编译器提供的标准头文件和库，指定找到新的头文件和库（及库本身的名称）的目录。

编译器支持标准库的 STLport 和 Apache stdcxx 实现。有关更多信息，请参见12.3 STLport和12.4 Apache stdcxx 标准库。

11.7.1 可以替换的内容

可以替换大多数标准库及其关联头文件。替换的库是 libCstd，关联的头文件如下所示：

<algorithm> <bitset> <complex> <deque> <fstream <functional> <iomanip> <ios> <iosfwd> <iostream> <istream> <iterator> <limits> <list> <locale> <map> <memory> <numeric> <ostream> <queue> <set> <sstream> <stack> <stdexcept> <streambuf> <string> <strstream> <utility> <valarray> <vector>

库的可替换部分由一般称为 "STL" 的内容和字符串类、iostream 类及其帮助类组成。因为这些类和头文件是相互依赖的，所以不能仅替换其中的一部分。如果要替换任何一部分，就应该替换所有头文件和所有 libCstd。

11.7.2 不可替换的内容

标准头文件 <exception>、<new> 和 <typeinfo> 与编译器本身以及 libCrun 紧密相关，不能可靠替换。库 libCrun 包含了编译器依赖且不能替换的许多“帮助”函数。

从 C 继承的 17 个标准头文件（<stdlib.h>、<stdio.h>、<string.h> 等）与 Solaris 操作系统和 Solaris 基本运行时库 libc 紧密相关，不能可靠替换。这些头文件的 C++ 版本（<cstdlib>、<cstdio>、<cstring> 等）与基本 C 版本紧密相关，不能可靠替换。

11.7.3 安装替换库

要安装替换库，必须先确定替换头文件的位置和 libCstd 的替换库。为方便讨论，假定头文件放置在 /opt/mycstd/include 中，库放置在 /opt/mycstd/lib 中。假定库称为 libmyCstd.a。（库名最好以 "lib" 开头。）

11.7.4 使用替换库

每次编译时，都使用 -I 选项指向头文件的安装位置。此外，还使用 -library=no%Cstd 选项防止查找编译器自身版本的 libCstd 头文件。例如：

example% CC -I/opt/mycstd/include -library=no%Cstd... (compile)

编译期间，-library=no%Cstd 选项防止搜索编译器自身版本的这些头文件所在的目录。

每次执行程序或库链接时，都使用 -library=no%Cstd 选项防止查找编译器自身的 libCstd，使用 -L 选项指向替换库所在的目录，以及使用 -l 选项指定替换库。示例：

example% CC -library=no%Cstd -L/opt/mycstd/lib -lmyCstd... (link)

也可以直接使用库的完整路径名，而不使用 -L 和 -l 选项。例如：

example% CC -library=no%Cstd /opt/mycstd/lib/libmyCstd.a... (link)

链接期间，-library=no%Cstd 选项防止链接编译器自身版本的 libCstd。

11.7.5 标准头文件实现

C 有 17 个标准头文件（<stdio.h>、<string.h>、<stdlib.h> 等）。这些头文件以 Solaris 操作系统的一部分提供，位于 /usr/include 目录中。C++ 也有这些头文件，但另外要求在全局名称空间和 std 名称空间中都有各种声明的名称。在 Solaris 操作系统版本 8 之前的版本中，C++ 编译器提供了自身版本的这些头文件而不是替换 /usr/include 目录中的头文件。

C++ 也有另一个版本的各个 C 标准头文件（<cstdio>、<cstring> 和 <cstdlib> 等），仅名称空间 std 中有各种声明的名称。最后，C++ 添加了 32 个自己的标准头文件（<string>、<utility>、<iostream> 等）。

标准头文件的明显实现将 C++ 源码中找到的名称用作包括的文本文件的名称。例如，标准头文件 <string>（或 <string.h>）可能指某目录中名为 string（或 string.h）的文件。这种明显实现有以下缺点：

• 如果头文件没有文件名后缀，则无法仅搜索头文件或为头文件创建 makefile 规则。

• 如果具有名为 string 的目录或可执行程序，可能会错误地找到该目录或程序而不是标准头文件。

• 在 Solaris 8 操作系统之前的 Solaris 操作系统版本上，启用了 .KEEP_STATE 时，makefile 的缺省依赖性会导致尝试将标准头文件替换为可执行程序。（没有后缀的文件缺省假定为要生成的程序。）

为了解决这些问题，编译器 include 目录会包含一个与头文件同名的文件和一个指向它且具有唯一后缀 .SUNWCCh （SUNW 是所有编译器相关软件包的前缀，CC 指 C++ 编译器，h 是常用的头文件后缀）的符号链接。指定 <string> 后，编译器将其重写为 <string.SUNWCCh> 并搜索该名称。后缀名只能在编译器自己的 include 目录中找到。如果这样找到的文件是符号链接（正常情况下），编译器就对链接进行一次引用解除，并将结果（此例中是 string）用作错误消息和调试器引用的文件名。忽略文件的依赖性信息时，编译器使用带后缀的名称。

仅当出现在尖括号中且无需指定任何路径时，17 种标准 C 头文件和 32 种标准 C++ 头文件的两种格式才会发生名称重写。如果使用引号来代替尖括号指定任何路径组件或其他某些头文件，就不会有重写发生。

下表说明了通常的情况。

如果编译器未找到 header.SUNWCCh，则编译器将重新搜索 #include 指令中提供的名称。例如，如果使用指令 #include <string>，编译器就尝试查找名为 string.SUNWCCh 的文件。如果搜索失败，编译器就查找名为 string 的文件。

11.7.5.1 替换标准 C++ 头文件

由于11.7.5 标准头文件实现中介绍的搜索算法，您无需提供11.7.3 安装替换库中介绍的 SUNWCCh 版本的替换头文件。但是会遇到某些上文所述的问题。如果这样，建议为每个无后缀的头文件添加后缀为 .SUNWCCh 的符号链接。也就是说，对于文件 utility，可以运行命令

example% ln -s utility utility.SUNWCCh

编译器第一次查找 utility.SUNWCCh 时，会找到它，而不会和其他名为 utility 的文件或目录混淆。

11.7.5.2 替换标准 C 头文件

不支持替换标准 C 头文件。如果仍然希望提供标准头文件的自己的版本，那么建议按以下步骤操作：

• 将所有替换头文件放置在一个目录中。

• 在该目录中创建指向每个替换头文件的 .SUNWCCh 符号链接。

• 在每次调用编译器时使用 -I 指令，搜索包含替换头文件的目录。

例如，假设有 <stdio.h> 和 <cstdio> 的替换。请将文件 stdio.h 和 cstdio 放在目录 /myproject/myhdr 中。在该目录中，运行如下命令：

example% ln -s stdio.h stdio.h.SUNWCCh
example% ln -s cstdio cstdio.SUNWCCh

每次编译时使用 -I/myproject/mydir 选项。

忠告：

• 如果要替换任何 C 头文件，就必须成对替换。例如，如果替换 <time.h>，还应该替换 <ctime>。

• 替换头文件必须与被替换版本具有相同的效果。也就是说，各种运行时库（如 libCrun、libC、libCstd、libc 和 librwtool）是使用标准头文件中的定义生成的。如果替换文件不匹配，那么程序不能工作。