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”。

常量变量声明/定义中缺少“extern”（仅限C++）

对于来自C语言的人来说，在C++中，全局常量变量具有内部（或静态）联系可能是一件令人惊讶的事情。在C中情况并非如此，因为所有全局变量都是隐式外部变量（即，当缺少静态关键字时）。

例子：

// file1.cpp
const int test = 5;    // in C++ same as "static const int test = 5"
int test2 = 5;

// file2.cpp
extern const int test;
extern int test2;

void foo()
{
 int x = test;   // linker error in C++ , no error in C
 int y = test2;  // no problem
}

正确的做法是使用头文件并将其包含在file2.cpp和file1.cpp中

extern const int test;
extern int test2;

或者，可以使用显式extern在file1.cpp中声明const变量

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<>）

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

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。

模板实现不可见。

非专用模板的定义必须对使用它们的所有翻译单位可见。这意味着不能分离模板的定义到实现文件。如果必须分离实现，通常的解决方法是在头的末尾包含一个impl文件声明模板。常见的情况是：

template<class T>
struct X
{
    void foo();
};

int main()
{
    X<int> x;
    x.foo();
}

//differentImplementationFile.cpp
template<class T>
void X<T>::foo()
{
}

要解决这个问题，必须将X:：foo的定义移动到头文件或使用它的翻译单元可见的某个位置。

专用化模板可以在实现文件中实现，并且实现不必是可见的，但是必须事先声明专用化。

有关进一步的解释和另一种可能的解决方案（显式实例化），请参阅此问题和答案。