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?


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我在头文件中声明函数的原型时遇到了这个问题:

int createBackground(VertexArray rVA,IntRect arena);

但随后使用具有第一个参数的引用在其他地方定义函数:

int createBackground(VertexArray&rVA,IntRect arena){}

原型没有在第一个参数中使用引用,而定义是,这一事实导致了这个问题。当我将两者都更改为正确匹配包含引用或不包含引用时,问题得到了解决。

干杯

其他回答

符号是在C程序中定义的,并在C++代码中使用。

函数(或变量)void foo()是在C程序中定义的,您尝试在C++程序中使用它:

void foo();
int main()
{
    foo();
}

C++链接器希望名称被损坏,因此必须将函数声明为:

extern "C" void foo();
int main()
{
    foo();
}

等效地,函数(或变量)void foo()不是在C程序中定义的,而是在C++中定义的但具有C链接:

extern "C" void foo();

并且尝试在C++链接的C++程序中使用它。

如果整个库包含在头文件中(并且编译为C代码);包括以下内容:;

extern "C" {
    #include "cheader.h"
}

正在添加模板。。。

给定带有友元运算符(或函数)的模板类型的代码片段;

template <typename T>
class Foo {
    friend std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const Foo<T>& a);
};

运算符<<被声明为非模板函数。对于与Foo一起使用的每种类型T,都需要有一个非模板运算符<<。例如,如果声明了一个类型Foo<int>,那么必须有如下的运算符实现:;

std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const Foo<int>& a) {/*...*/}

由于它未实现,链接器无法找到它并导致错误。

要更正此问题,可以在Foo类型之前声明一个模板运算符,然后将适当的实例化声明为友元。语法有点尴尬,但看起来如下:;

// forward declare the Foo
template <typename>
class Foo;

// forward declare the operator <<
template <typename T>
std::ostream& operator<<(std::ostream&, const Foo<T>&);

template <typename T>
class Foo {
    friend std::ostream& operator<< <>(std::ostream& os, const Foo<T>& a);
    // note the required <>        ^^^^
    // ...
};

template <typename T>
std::ostream& operator<<(std::ostream&, const Foo<T>&)
{
  // ... implement the operator
}

上述代码将运算符的友谊限制为Foo的相应实例化,即运算符<<<int>实例化被限制为访问Foo<int>的实例化的私有成员。

备选方案包括:;

允许友谊扩展到模板的所有实例化,如下所示;模板<typename T>Foo类{模板<typename T1>朋友std::ostream&operator<<(std::estream&os,const Foo<T1>/a);// ...};或者,运算符<<的实现可以在类定义内内联完成;模板<typename T>Foo类{朋友std::ostream&operator<<(std::estream&os,const Foo&a){ /*...*/ }// ...};

注意,当运算符(或函数)的声明仅出现在类中时,该名称不适用于“普通”查找,仅适用于cppreference中的依赖于参数的查找;

首先在类或类模板X中的友元声明中声明的名称将成为X最内部封闭命名空间的成员,但除非在命名空间范围内提供了匹配声明,否则无法进行查找(考虑X的依赖于参数的查找除外)。。。

cppreference和C++常见问题解答中有关于模板朋友的进一步阅读。

显示上述技术的代码列表。


作为失败代码示例的旁注;g++警告如下

警告:friend声明“std::ostream&operator<<(…)”声明非模板函数[-Wnon-template friend]注意:(如果这不是您想要的,请确保函数模板已经声明,并在此处的函数名称后面添加<>)

我在头文件中声明函数的原型时遇到了这个问题:

int createBackground(VertexArray rVA,IntRect arena);

但随后使用具有第一个参数的引用在其他地方定义函数:

int createBackground(VertexArray&rVA,IntRect arena){}

原型没有在第一个参数中使用引用,而定义是,这一事实导致了这个问题。当我将两者都更改为正确匹配包含引用或不包含引用时,问题得到了解决。

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当包含路径不同时

当头文件及其关联的共享库(.lib文件)不同步时,可能会发生链接器错误。让我解释一下。

链接器是如何工作的?链接器通过比较函数声明(在头中声明)和函数定义(在共享库中)的签名来匹配它们。如果链接器找不到完全匹配的函数定义,则可能会出现链接器错误。

即使声明和定义似乎匹配,仍然可能出现链接器错误吗?对它们在源代码中看起来可能相同,但这实际上取决于编译器所看到的内容。基本上,你可能会遇到这样的情况:

// header1.h
typedef int Number;
void foo(Number);

// header2.h
typedef float Number;
void foo(Number); // this only looks the same lexically

注意,即使两个函数声明在源代码中看起来相同,但根据编译器的不同,它们确实不同。

你可能会问,一个人在这样的情况下是如何结束的?当然包括路径!如果在编译共享库时,include路径指向header1.h,而您最终在自己的程序中使用了header2.h,那么您将无法理解发生了什么(双关语)。

下面将解释这在现实世界中如何发生的一个示例。

通过示例进一步阐述

我有两个项目:graphics.lib和main.exe。两个项目都依赖common_math.h。假设库导出以下函数:

// graphics.lib    
#include "common_math.h" 
   
void draw(vec3 p) { ... } // vec3 comes from common_math.h

然后,您继续将库包含在您自己的项目中。

// main.exe
#include "other/common_math.h"
#include "graphics.h"

int main() {
    draw(...);
}

繁荣你得到了一个链接器错误,你不知道它为什么会失败。原因是公共库使用相同includecommon_math.h的不同版本(我在本例中通过包含不同的路径来说明这一点,但可能并不总是那么明显。可能编译器设置中的包含路径不同)。

注意,在这个例子中,链接器会告诉你它找不到draw(),而实际上你知道它显然是由库导出的。你可以花几个小时挠头,想知道出了什么问题。问题是,链接器看到的签名不同,因为参数类型略有不同。在本例中,就编译器而言,vec3在两个项目中都是不同的类型。这可能是因为它们来自两个稍微不同的包含文件(可能包含文件来自库的两个不同版本)。

调试链接器

如果您正在使用Visual Studio,DUMPBIN是您的朋友。我相信其他编译器也有类似的工具。

过程如下:

注意链接器错误中给出的奇怪的损坏名称。(例如。draw@graphics@XYZ)。将库中导出的符号转储到文本文件中。搜索导出的感兴趣符号,并注意损坏的名称不同。请注意,为什么被弄乱的名字最终会不同。您将能够看到参数类型不同,即使它们在源代码中看起来相同。它们不同的原因。在上面给出的示例中,它们是不同的,因为包含文件不同。

[1] 我所说的项目是指一组链接在一起以生成库或可执行文件的源文件。

编辑1:改写第一节,使其更容易理解。请在下面评论,让我知道是否需要修复其他问题。谢谢

什么是“未定义的引用/未解析的外部符号”

我将尝试解释什么是“未定义的引用/未解析的外部符号”。

注意:我使用的是g++和Linux,所有示例都是针对它的

例如,我们有一些代码

// src1.cpp
void print();

static int local_var_name; // 'static' makes variable not visible for other modules
int global_var_name = 123;

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

and

// src2.cpp
extern "C" int printf (const char*, ...);

extern int global_var_name;
//extern int local_var_name;

void print ()
{
    // printf("%d%d\n", global_var_name, local_var_name);
    printf("%d\n", global_var_name);
}

生成对象文件

$ g++ -c src1.cpp -o src1.o
$ g++ -c src2.cpp -o src2.o

在汇编程序阶段之后,我们有一个对象文件,其中包含要导出的任何符号。看看这些符号

$ readelf --symbols src1.o
  Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
     5: 0000000000000000     4 OBJECT  LOCAL  DEFAULT    4 _ZL14local_var_name # [1]
     9: 0000000000000000     4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT    3 global_var_name     # [2]

我拒绝了输出中的一些行,因为它们无关紧要

因此,我们看到要导出的以下符号。

[1] - this is our static (local) variable (important - Bind has a type "LOCAL")
[2] - this is our global variable

src2.cpp不导出任何内容,我们没有看到它的符号

链接我们的对象文件

$ g++ src1.o src2.o -o prog

并运行它

$ ./prog
123

Linker看到导出的符号并将其链接起来

// src2.cpp
extern "C" int printf (const char*, ...);

extern int global_var_name;
extern int local_var_name;

void print ()
{
    printf("%d%d\n", global_var_name, local_var_name);
}

并重建对象文件

$ g++ -c src2.cpp -o src2.o

好的(没有错误),因为我们只构建对象文件,链接还没有完成。尝试链接

$ g++ src1.o src2.o -o prog
src2.o: In function `print()':
src2.cpp:(.text+0x6): undefined reference to `local_var_name'
collect2: error: ld returned 1 exit status

发生这种情况是因为我们的local_var_name是静态的,即它对其他模块不可见。现在更深入。获取翻译阶段输出

$ g++ -S src1.cpp -o src1.s

// src1.s
look src1.s

    .file   "src1.cpp"
    .local  _ZL14local_var_name
    .comm   _ZL14local_var_name,4,4
    .globl  global_var_name
    .data
    .align 4
    .type   global_var_name, @object
    .size   global_var_name, 4
global_var_name:
    .long   123
    .text
    .globl  main
    .type   main, @function
main:
; assembler code, not interesting for us
.LFE0:
    .size   main, .-main
    .ident  "GCC: (Ubuntu 4.8.2-19ubuntu1) 4.8.2"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

所以,我们看到local_var_name没有标签,这就是链接器找不到它的原因。但我们是黑客:),我们可以修复它。在文本编辑器中打开src1.s并更改

.local  _ZL14local_var_name
.comm   _ZL14local_var_name,4,4

to

    .globl  local_var_name
    .data
    .align 4
    .type   local_var_name, @object
    .size   local_var_name, 4
local_var_name:
    .long   456789

也就是说,你应该像下面这样

    .file   "src1.cpp"
    .globl  local_var_name
    .data
    .align 4
    .type   local_var_name, @object
    .size   local_var_name, 4
local_var_name:
    .long   456789
    .globl  global_var_name
    .align 4
    .type   global_var_name, @object
    .size   global_var_name, 4
global_var_name:
    .long   123
    .text
    .globl  main
    .type   main, @function
main:
; ...

我们已经更改了localvarname的可见性,并将其值设置为456789。尝试从中构建对象文件

$ g++ -c src1.s -o src2.o

好,请参阅readelf输出(符号)

$ readelf --symbols src1.o
8: 0000000000000000     4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT    3 local_var_name

现在local_var_name具有绑定GLOBAL(以前是local)

link

$ g++ src1.o src2.o -o prog

并运行它

$ ./prog 
123456789

好的,我们破解它:)

因此,当链接器在对象文件中找不到全局符号时,就会发生“未定义的引用/未解析的外部符号错误”。