什么是未定义的参考/未解析的外部符号错误?常见原因是什么?如何解决/预防?


当前回答

函数或类方法在源文件中使用内联说明符定义。

例如:-

主.cpp

#include "gum.h"
#include "foo.h"

int main()
{
    gum();
    foo f;
    f.bar();
    return 0;
}

foo.h(1)

#pragma once

struct foo {
    void bar() const;
};

口香糖.h(1)

#pragma once

extern void gum();

foo.cpp(1)

#include "foo.h"
#include <iostream>

inline /* <- wrong! */ void foo::bar() const {
    std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
}

gum.cpp(1)

#include "gum.h"
#include <iostream>

inline /* <- wrong! */ void gum()
{
    std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
}

如果指定gum(类似地,foo::bar)在其定义中是内联的,那么编译器将通过以下方式内联gum(如果它选择):-

没有任何独特的口香糖定义,因此不发出任何符号,链接器可以通过该符号引用口香糖的定义,而是将所有对gum的调用替换为编译后的gum主体的内联副本。

因此,如果在源文件gum.cpp中内联定义gum,则编译为对象文件gum.o,其中所有对gum的调用都是内联的并且没有定义接头可以指代口香糖的符号。当你将gum.o与另一个对象文件(例如main.o)链接到程序中引用外部符号gum时,链接器无法解析这些参考文献。因此连杆失效:

编译:

g++ -c  main.cpp foo.cpp gum.cpp

链接:

$ g++ -o prog main.o foo.o gum.o
main.o: In function `main':
main.cpp:(.text+0x18): undefined reference to `gum()'
main.cpp:(.text+0x24): undefined reference to `foo::bar() const'
collect2: error: ld returned 1 exit status

如果编译器可以在调用gum的每个源文件中看到它的定义,则只能将gum定义为内联。这意味着它的内联定义需要存在于包含在每个源文件中的头文件中您可以在其中调用gum。做两件事之一:

要么不内联定义

从源文件定义中删除内联说明符:

foo.cpp(2)

#include "foo.h"
#include <iostream>

void foo::bar() const {
    std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
}

gum.cpp(2)

#include "gum.h"
#include <iostream>

void gum()
{
    std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
}

重新生成:

$ g++ -c  main.cpp foo.cpp gum.cpp
imk@imk-Inspiron-7559:~/develop/so/scrap1$ g++ -o prog main.o foo.o gum.o
imk@imk-Inspiron-7559:~/develop/so/scrap1$ ./prog
void gum()
void foo::bar() const

成功

或正确内联

头文件中的内联定义:

foo.h(2)

#pragma once
#include <iostream>

struct foo {
    void bar() const  { // In-class definition is implicitly inline
        std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
    }
};
// Alternatively...
#if 0
struct foo {
    void bar() const;
};
inline void foo::bar() const  {
    std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
}
#endif

口香糖.h(2)

#pragma once
#include <iostream>

inline void gum() {
    std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
}

现在我们不需要foo.cpp或gum.cpp:

$ g++ -c main.cpp
$ g++ -o prog main.o
$ ./prog
void gum()
void foo::bar() const

其他回答

编译C++程序分几个步骤进行,如2.2所述(Keith Thompson作为参考):

翻译语法规则之间的优先顺序由以下阶段规定[参见脚注]。物理源文件字符以实现定义的方式映射到基本源字符集(为行尾指示符引入新的行尾字符)如果必需的[剪]将删除紧跟着换行符的反斜杠字符(\)的每个实例,将物理源行拼接到形成逻辑源线。[剪]源文件被分解为预处理标记(2.5)和空白字符序列(包括注释)。[剪]执行预处理指令,展开宏调用,并执行_Pragma一元运算符表达式。[剪]字符文本或字符串文本中的每个源字符集成员,以及每个转义序列和通用字符名在字符文本或非原始字符串文本中执行字符集的对应成员;[剪]连接相邻的字符串文字标记。分隔标记的空白字符不再有效。每个预处理令牌都转换为一个令牌。(2.7)对生成的令牌进行语法和语义分析翻译为翻译单元。[剪]翻译的翻译单元和实例化单元组合如下:[SNIP]解析所有外部实体引用。链接库组件以满足对未在中定义的实体的外部引用当前翻译。所有这样的转换器输出都被收集到包含执行所需信息的程序映像执行环境。(强调矿井)[脚注]尽管在实践中不同的阶段可能会被合并在一起,但实现必须表现得好像这些单独的阶段发生了一样。

指定的错误发生在编译的最后阶段,通常称为链接。这基本上意味着你把一堆实现文件编译成了对象文件或库,现在你想让它们一起工作。

假设您在.cpp中定义了符号a。现在,b.cpp声明了该符号并使用了它。在链接之前,它只是假设该符号是在某个地方定义的,但它并不在乎在哪里。链接阶段负责查找符号并将其正确链接到b.cpp(实际上,链接到使用它的对象或库)。

如果您使用的是Microsoft Visual Studio,您将看到项目生成.lib文件。其中包含导出符号表和导入符号表。导入的符号将根据链接的库进行解析,导出的符号将提供给使用该.lib的库(如果有)。

其他编译器/平台也存在类似的机制。

常见的错误消息包括错误LNK2001、错误LNK1120、错误LNK2019(适用于Microsoft Visual Studio)和未定义的对GCC symbolName的引用。

代码:

struct X
{
   virtual void foo();
};
struct Y : X
{
   void foo() {}
};
struct A
{
   virtual ~A() = 0;
};
struct B: A
{
   virtual ~B(){}
};
extern int x;
void foo();
int main()
{
   x = 0;
   foo();
   Y y;
   B b;
}

将使用GCC生成以下错误:

/home/AbiSfw/ccvvuHoX.o: In function `main':
prog.cpp:(.text+0x10): undefined reference to `x'
prog.cpp:(.text+0x19): undefined reference to `foo()'
prog.cpp:(.text+0x2d): undefined reference to `A::~A()'
/home/AbiSfw/ccvvuHoX.o: In function `B::~B()':
prog.cpp:(.text._ZN1BD1Ev[B::~B()]+0xb): undefined reference to `A::~A()'
/home/AbiSfw/ccvvuHoX.o: In function `B::~B()':
prog.cpp:(.text._ZN1BD0Ev[B::~B()]+0x12): undefined reference to `A::~A()'
/home/AbiSfw/ccvvuHoX.o:(.rodata._ZTI1Y[typeinfo for Y]+0x8): undefined reference to `typeinfo for X'
/home/AbiSfw/ccvvuHoX.o:(.rodata._ZTI1B[typeinfo for B]+0x8): undefined reference to `typeinfo for A'
collect2: ld returned 1 exit status

以及Microsoft Visual Studio中的类似错误:

1>test2.obj : error LNK2001: unresolved external symbol "void __cdecl foo(void)" (?foo@@YAXXZ)
1>test2.obj : error LNK2001: unresolved external symbol "int x" (?x@@3HA)
1>test2.obj : error LNK2001: unresolved external symbol "public: virtual __thiscall A::~A(void)" (??1A@@UAE@XZ)
1>test2.obj : error LNK2001: unresolved external symbol "public: virtual void __thiscall X::foo(void)" (?foo@X@@UAEXXZ)
1>...\test2.exe : fatal error LNK1120: 4 unresolved externals

常见原因包括:

未能链接到适当的库/对象文件或编译实现文件已声明和未定义的变量或函数。类类型成员的常见问题模板实现不可见。符号是在C程序中定义的,并在C++代码中使用。跨模块.dll错误地导入/导出方法/类。(特定于MSVS)循环库依赖关系对的未定义引用`WinMain@16'相互依赖的库顺序多个同名源文件使用#pragma(Microsoft Visual Studio)时键入错误或不包含.lib扩展名模板好友问题UNICODE定义不一致常量变量声明/定义中缺少“extern”(仅限C++)未为多文件项目配置Visual Studio代码在Mac OS X上构建dylib时出错,但在其他Unix-y系统上也可以

当您使用错误的编译器构建程序时

如果您使用的是gcc或clang编译器套件,则应根据所使用的语言使用正确的编译器驱动程序。使用g++或clang++编译和链接C++程序。改用gcc或clang将导致对C++标准库符号的引用未定义。例子:

$ gcc -o test test.cpp    
/usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/10.2.0/../../../../x86_64-pc-linux-gnu/bin/ld: /tmp/ccPv7MvI.o: warning: relocation against `_ZSt4cout' in read-only section `.text' 
/usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/10.2.0/../../../../x86_64-pc-linux-gnu/bin/ld: /tmp/ccPv7MvI.o: in function `main': test.cpp:(.text+0xe): undefined reference to `std::cout' 
/usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/10.2.0/../../../../x86_64-pc-linux-gnu/bin/ld: test.cpp:(.text+0x13): undefined reference to `std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::operator<< <std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*)' 
/usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/10.2.0/../../../../x86_64-pc-linux-gnu/bin/ld: /tmp/ccPv7MvI.o: in function `__static_initialization_and_destruction_0(int, int)': 
test.cpp:(.text+0x43): undefined reference to `std::ios_base::Init::Init()' 
/usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/10.2.0/../../../../x86_64-pc-linux-gnu/bin/ld: test.cpp:(.text+0x58): undefined reference to `std::ios_base::Init::~Init()' 
/usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/10.2.0/../../../../x86_64-pc-linux-gnu/bin/ld: warning: creating DT_TEXTREL in a PIE 
collect2: error: ld returned 1 exit status

链接在引用库的对象文件之前使用库

您正在尝试编译程序并将其与GCC工具链链接。链接指定了所有必要的库和库搜索路径如果libfoo依赖于libbar,那么链接会正确地将libfoo放在libbar之前。链接失败,对某些错误的引用未定义。但是所有未定义的东西都在你的头文件中声明#并且实际上是在您链接的库中定义的。

示例在C中。它们也可以是C++

一个涉及您自己构建的静态库的最小示例

my_lib.c文件

#include "my_lib.h"
#include <stdio.h>

void hw(void)
{
    puts("Hello World");
}

my_lib.h

#ifndef MY_LIB_H
#define MT_LIB_H

extern void hw(void);

#endif

例如1.c

#include <my_lib.h>

int main()
{
    hw();
    return 0;
}

构建静态库:

$ gcc -c -o my_lib.o my_lib.c
$ ar rcs libmy_lib.a my_lib.o

编译程序:

$ gcc -I. -c -o eg1.o eg1.c

尝试将其与libmy_lib.a链接,但失败:

$ gcc -o eg1 -L. -lmy_lib eg1.o 
eg1.o: In function `main':
eg1.c:(.text+0x5): undefined reference to `hw'
collect2: error: ld returned 1 exit status

如果您在一个步骤中编译和链接,则会得到相同的结果,例如:

$ gcc -o eg1 -I. -L. -lmy_lib eg1.c
/tmp/ccQk1tvs.o: In function `main':
eg1.c:(.text+0x5): undefined reference to `hw'
collect2: error: ld returned 1 exit status

一个涉及共享系统库的最小示例,即压缩库libz

例如2.c

#include <zlib.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("%s\n",zlibVersion());
    return 0;
}

编译程序:

$ gcc -c -o eg2.o eg2.c

尝试将程序与libz链接并失败:

$ gcc -o eg2 -lz eg2.o 
eg2.o: In function `main':
eg2.c:(.text+0x5): undefined reference to `zlibVersion'
collect2: error: ld returned 1 exit status

如果您一次编译并链接:

$ gcc -o eg2 -I. -lz eg2.c
/tmp/ccxCiGn7.o: In function `main':
eg2.c:(.text+0x5): undefined reference to `zlibVersion'
collect2: error: ld returned 1 exit status

示例2的一个变体涉及pkg配置:

$ gcc -o eg2 $(pkg-config --libs zlib) eg2.o 
eg2.o: In function `main':
eg2.c:(.text+0x5): undefined reference to `zlibVersion'

你做错了什么?

在要链接的对象文件和库序列中程序,您将库放在引用的对象文件之前他们您需要将库放在引用对他们来说。

正确链接示例1:

$ gcc -o eg1 eg1.o -L. -lmy_lib

成功:

$ ./eg1 
Hello World

正确链接示例2:

$ gcc -o eg2 eg2.o -lz

成功:

$ ./eg2 
1.2.8

正确链接示例2 pkg配置变体:

$ gcc -o eg2 eg2.o $(pkg-config --libs zlib) 
$ ./eg2
1.2.8

解释

从这里开始,阅读是可选的。

默认情况下,GCC在您的发行版上生成的链接命令,在中从左到右使用链接中的文件命令行序列。当它发现一个文件引用了某个并且不包含其定义,to将搜索定义在更右边的文件中。如果它最终找到了定义解析引用。如果任何引用在结束时仍未解决,链接失败:链接器没有向后搜索。

首先,示例1,使用静态库my_lib.a

静态库是对象文件的索引存档。当链接器在链接序列中找到-lmy-lib,并指出这是指到静态库/libmy_lib.a,它想知道您的程序是否需要libmy_lib.a中的任何对象文件。

libmy_lib.a中只有一个对象文件,即my_lib.o,并且只定义了一个对象在my_lib.o中,即函数hw。

链接器将决定您的程序需要my_lib.o,如果并且仅当它已经知道您的程序在一个或多个对象文件中引用hw添加到程序中,并且没有添加任何对象文件包含hw的定义。

如果这是真的,那么链接器将从库中提取my_lib.o的副本,并将其添加到您的程序中。然后,您的程序包含hw的定义,因此其对hw的引用被解析。

当您尝试链接程序时,如:

$ gcc -o eg1 -L. -lmy_lib eg1.o

链接器在看到时没有将eg1.o添加到程序中-lmy_库。因为在这一点上,它还没有看到eg1.o。您的程序尚未引用hw:it根本没有做任何引用,因为它做的所有引用在eg1.o中。

因此,链接器不会将my_lib.o添加到程序中,并且没有其他内容用于libmy_lib.a。

接下来,它找到eg1.o,并将其添加到程序中。中的对象文件链接序列总是添加到程序中。现在,该程序使对hw的引用,并且不包含hw的定义;但是链接序列中没有任何内容可以提供缺失释义对hw的引用最终无法解析,链接失败。

第二,示例2,使用共享库libz

共享库不是对象文件或类似文件的存档更像是一个没有主功能的程序而是公开它定义的多个其他符号程序可以在运行时使用它们。

今天,许多Linux发行版配置其GCC工具链,以便其语言驱动程序(GCC、g++、gfortran等)指示系统链接器(ld)根据需要链接共享库。你有一个这样的发行版。

这意味着当链接器在链接序列中找到-lz,并发现这是指到共享库(例如)/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libz,它想知道它添加到程序中的任何尚未定义的引用是否具有libz导出的定义

如果这是真的,那么链接器将不会从libz和将它们添加到您的程序中;相反,它只会修改程序的代码从而:-

在运行时,系统程序加载器会将libz的副本加载到无论何时加载程序的副本,都可以执行与程序相同的过程。在运行时,每当程序引用libz,该引用使用中libz副本导出的定义相同的过程。

您的程序只想引用一个由libz导出的定义,即函数zlibVersion,在eg2.c中仅引用一次。如果链接器将该引用添加到程序中,然后找到定义由libz导出,引用被解析

但当您尝试链接程序时,如:

gcc -o eg2 -lz eg2.o

事件的顺序是错误的,其方式与示例1相同。在链接器找到-lz时,没有对任何内容的引用在节目中:他们都在eg2.o中,这还没有被看到。所以链接器决定它不适用于libz。当它达到eg2.o时,将其添加到程序中,然后对zlibVersion有未定义的引用,链接序列完成;该引用未解析,链接失败。

最后,示例2的pkg配置变体现在有了一个显而易见的解释。壳体膨胀后:

gcc -o eg2 $(pkg-config --libs zlib) eg2.o

变为:

gcc -o eg2 -lz eg2.o

这再次只是示例2。

我可以重复示例1中的问题,但不能重复示例2中的问题

联动装置:

gcc -o eg2 -lz eg2.o

对你来说很好!

(或者:在Fedora 23上,这种链接很好,但在Ubuntu 16.04上失败了)

这是因为链接工作的发行版是不配置其GCC工具链以根据需要链接共享库。

过去,类unix系统链接静态和共享是很正常的不同的规则。链接序列中的静态库已链接但是共享库是无条件链接的。

这种行为在链接时是经济的,因为链接器不必考虑程序是否需要共享库:如果是共享库,大多数链接中的大多数库都是共享库。但也有缺点:-

这在运行时是不经济的,因为它会导致共享库与程序一起加载,即使不需要它们。静态库和共享库的不同链接规则可能会令人困惑对于不熟练的程序员,他们可能不知道-lfo是否在他们的联系中将解析为/some/where/libfoo.a或/some/wwhere/libfoo.so,并且可能不理解共享库和静态库之间的区别无论如何

这种权衡导致了今天的分裂局面。一些发行版有更改了共享库的GCC链接规则,以便根据需要这一原则适用于所有图书馆。一些发行版沿用了旧版本方法

为什么即使同时编译和链接,我仍然会遇到这个问题?

如果我这样做:

$ gcc -o eg1 -I. -L. -lmy_lib eg1.c

当然,gcc必须首先编译eg1.c,然后链接生成的带有libmy_lib.a的对象文件,那么它怎么可能不知道该对象文件在进行链接时是否需要?

因为使用单个命令编译和链接不会更改连杆顺序。

当您运行上面的命令时,gcc发现您需要编译+链接。因此,在幕后,它生成一个编译命令,并运行然后生成一个链接命令并运行它,就像您运行了两个命令:

$ gcc -I. -c -o eg1.o eg1.c
$ gcc -o eg1 -L. -lmy_lib eg1.o

因此,如果运行这两个命令,链接就会失败。这个您在失败中注意到的唯一区别是gcc生成了编译+链接情况下的临时对象文件,因为您没有告诉它使用eg1.o.我们看到:

/tmp/ccQk1tvs.o: In function `main'

而不是:

eg1.o: In function `main':

另请参见

指定相互依赖的链接库的顺序错误

将相互依赖的库按错误的顺序排列只是一种方法在其中,您可以获取需要对即将到来的事物进行定义的文件在链接中晚于提供定义的文件。将库放在引用它们的对象文件是犯同样错误的另一种方式。

如果所有其他操作都失败,请重新编译。

最近,我只需重新编译有问题的文件,就可以消除Visual Studio 2012中未解决的外部错误。当我重新构建时,错误消失了。

当两个(或多个)库具有循环依赖关系时,通常会发生这种情况。库A尝试使用B.lib中的符号,库B尝试使用A.lib中的字符。两者都不存在。当您尝试编译A时,链接步骤将失败,因为它找不到B.lib。将生成A.lib,但不会生成dll。然后编译B,这将成功并生成B.lib。重新编译A现在可以工作了,因为现在找到了B.lib。

使用带有代码运行程序扩展名和多个.c或.cpp文件的Visual Studio代码

所提供的Code Runner仅适用于具有单个源文件的编译程序。它不是为与多个源文件一起使用而设计的。您应该使用不同的扩展名,例如C/C++Makefile Project扩展名或CMake Tools扩展名,或者修复CodeRunner扩展名以处理多个文件,或者手动编辑.json配置文件。