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나만의 라이브러리를 만들어 봅시다.

C 라이브러리란?

라이브러리(Library)는 자주 사용되는 함수들을 모아놓은 코드의 집합입니다. 재사용 가능한 코드를 미리 컴파일하여 다른 프로그램에서 쉽게 사용할 수 있도록 만든 것입니다.

라이브러리의 장점

  • 재사용성: 한 번 작성한 코드를 여러 프로젝트에서 사용 가능
  • 유지보수: 라이브러리만 수정하면 모든 프로젝트에 반영
  • 컴파일 시간 단축: 미리 컴파일된 코드 사용으로 빌드 시간 감소
  • 코드 모듈화: 기능별로 분리하여 관리 용이

헤더 파일 (.h)과 라이브러리 파일 (.a)의 차이

헤더 파일 (.h)

역할: 함수의 선언(Declaration)을 담고 있는 파일

/* libft.h 예시 */
#ifndef LIBFT_H
# define LIBFT_H

# include <stdlib.h>

int     ft_strlen(const char *s);
void    *ft_memset(void *b, int c, size_t len);
char    *ft_strdup(const char *s1);

#endif

특징:

  • 함수의 프로토타입(원형)만 선언
  • 구조체, 매크로, 상수 정의
  • #include로 소스 파일에 포함
  • 컴파일러에게 함수의 존재를 알려줌

아카이브 파일 (.a)

역할: 컴파일된 오브젝트 파일(.o)들을 하나로 묶은 정적 라이브러리

특징:

  • 함수의 실제 구현(Definition)이 컴파일된 바이너리 형태로 저장
  • 여러 .o 파일들을 ar 명령어로 압축
  • 링킹(Linking) 단계에서 실행 파일에 포함됨
  • 실행 파일 크기가 커지지만 외부 의존성 없음

함께 사용하는 이유

프로그램 작성 시:
1. .h 파일을 include → 컴파일러가 함수 존재 확인
2. .a 파일을 링크 → 실제 함수 코드를 실행 파일에 포함

C 라이브러리 만드는 방법

1. 디렉토리 구조

libft/
├── libft.h          # 헤더 파일
├── Makefile         # 빌드 자동화
├── ft_strlen.c      # 각 함수 구현
├── ft_memset.c
├── ft_strdup.c
└── ...

2. 헤더 파일 작성 (libft.h)

#ifndef LIBFT_H
# define LIBFT_H

# include <stdlib.h>
# include <unistd.h>

// 함수 선언
size_t  ft_strlen(const char *s);
void    *ft_memset(void *b, int c, size_t len);
char    *ft_strdup(const char *s1);

#endif

중요 요소:

  • #ifndef ~ #endif: 헤더 중복 포함 방지 (Header Guard)
  • 필요한 표준 라이브러리 include
  • 모든 함수 프로토타입 선언

3. 함수 구현 파일 작성

/* ft_strlen.c */
#include "libft.h"

size_t  ft_strlen(const char *s)
{
    size_t  i;

    i = 0;
    while (s[i])
        i++;
    return (i);
}

4. Makefile 작성

NAME = libft.a

CC = cc
CFLAGS = -Wall -Wextra -Werror

SRCS = ft_strlen.c \
       ft_memset.c \
       ft_strdup.c

OBJS = $(SRCS:.c=.o)

all: $(NAME)

$(NAME): $(OBJS)
	ar rcs $(NAME) $(OBJS)

%.o: %.c
	$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@

clean:
	rm -f $(OBJS)

fclean: clean
	rm -f $(NAME)

re: fclean all

.PHONY: all clean fclean re

Makefile 주요 명령어:

  • ar rcs: 아카이브 생성
    • r: 오브젝트 파일 삽입/교체
    • c: 라이브러리 파일 생성
    • s: 인덱스 생성 (심볼 테이블)

5. 라이브러리 빌드 과정

# 1. 컴파일: .c → .o
cc -Wall -Wextra -Werror -c ft_strlen.c -o ft_strlen.o
cc -Wall -Wextra -Werror -c ft_memset.c -o ft_memset.o

# 2. 아카이브: .o → .a
ar rcs libft.a ft_strlen.o ft_memset.o

# 또는 Makefile 사용
make

6. 라이브러리 사용하기

/* main.c */
#include "libft.h"
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    char *str = "Hello";
    printf("Length: %zu\n", ft_strlen(str));
    return (0);
}

컴파일 방법:

# 방법 1: 직접 링크
cc main.c -L. -lft -o program
# -L.: 현재 디렉토리에서 라이브러리 찾기
# -lft: libft.a 링크 (lib와 .a는 생략)

# 방법 2: 라이브러리 파일 직접 지정
cc main.c libft.a -o program

ar 명령어 상세

# 라이브러리 생성
ar rcs libft.a *.o

# 라이브러리 내용 확인
ar -t libft.a

# 자세한 정보 확인
ar -tv libft.a

# 특정 오브젝트 파일 추출
ar -x libft.a ft_strlen.o

ar 옵션:

  • r: replace (파일 추가/교체)
  • c: create (아카이브 생성)
  • s: index (심볼 테이블 생성)
  • t: table (목록 보기)
  • v: verbose (자세히)
  • x: extract (추출)

정적 라이브러리 vs 동적 라이브러리

정적 라이브러리 (.a)

  • 컴파일 시 실행 파일에 포함
  • 실행 파일 크기 증가
  • 외부 의존성 없음
  • 라이브러리 업데이트 시 재컴파일 필요

동적 라이브러리 (.so, .dll, .dylib)

  • 실행 시 메모리에 로드
  • 실행 파일 크기 작음
  • 여러 프로그램이 공유 가능
  • 라이브러리만 업데이트 가능

42 과제 요구사항

  1. Makefile 규칙
    • all, clean, fclean, re 구현
    • -Wall -Wextra -Werror 플래그 필수
    • 재링크 방지
  2. 함수 구현
    • libc 함수 재구현
    • 추가 유틸리티 함수
    • Bonus: 연결 리스트 함수
  3. 금지사항
    • 전역 변수 사용 금지
    • 표준 라이브러리 함수 사용 제한

유용한 명령어

# 라이브러리 심볼 확인
nm libft.a

# 라이브러리 크기 확인
ls -lh libft.a

# 오브젝트 파일 정보
file ft_strlen.o

# 라이브러리 재생성
make re