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

指定相互依赖的链接库的顺序是错误的。

如果库相互依赖,则库的链接顺序也很重要。通常,如果库A依赖于库B,那么在链接器标志中,libA必须出现在libB之前。

例如:

// B.h
#ifndef B_H
#define B_H

struct B {
    B(int);
    int x;
};

#endif

// B.cpp
#include "B.h"
B::B(int xx) : x(xx) {}

// A.h
#include "B.h"

struct A {
    A(int x);
    B b;
};

// A.cpp
#include "A.h"

A::A(int x) : b(x) {}

// main.cpp
#include "A.h"

int main() {
    A a(5);
    return 0;
};

创建库:

$ g++ -c A.cpp
$ g++ -c B.cpp
$ ar rvs libA.a A.o 
ar: creating libA.a
a - A.o
$ ar rvs libB.a B.o 
ar: creating libB.a
a - B.o

编译:

$ g++ main.cpp -L. -lB -lA
./libA.a(A.o): In function `A::A(int)':
A.cpp:(.text+0x1c): undefined reference to `B::B(int)'
collect2: error: ld returned 1 exit status
$ g++ main.cpp -L. -lA -lB
$ ./a.out

再说一遍,顺序很重要!

其他回答

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

当我们在程序中引用了对象名(类、函数、变量等),并且链接器试图在所有链接的对象文件和库中搜索它时无法找到它的定义时,就会出现“Undefined Reference”错误。

因此,当链接器找不到链接对象的定义时,它会发出“未定义引用”错误。从定义中可以清楚地看出,这种错误发生在链接过程的后期。导致“未定义引用”错误的原因多种多样。

一些可能的原因(更频繁):

#1) 没有为对象提供定义

这是导致“未定义引用”错误的最简单原因。程序员只是忘记了定义对象。

考虑以下C++程序。这里我们只指定了函数的原型,然后在主函数中使用了它。

#include <iostream>
int func1();
int main()
{
     
    func1();
}

输出:

main.cpp:(.text+0x5): undefined reference to 'func1()'
collect2: error ld returned 1 exit status

因此,当我们编译此程序时,会发出链接器错误,该错误表示“未定义对‘func1()’的引用”。

为了消除这个错误,我们通过提供函数func1的定义来如下更正程序。现在程序给出了适当的输出。

#include <iostream>
using namespace std;
int func1();
 
int main()
{
     
    func1();
}
int func1(){
    cout<<"hello, world!!";
}

输出:

hello, world!!

#2) 使用的对象定义错误(签名不匹配)

“未定义引用”错误的另一个原因是我们指定了错误的定义。我们在程序中使用任何对象,其定义都不同。

考虑以下C++程序。这里我们调用了func1()。它的原型是int func1()。但其定义与原型不符。如我们所见,函数的定义包含函数的参数。

因此,当编译程序时,由于原型和函数调用匹配,编译是成功的。但是,当链接器试图将函数调用与其定义链接时,它会发现问题并将错误作为“未定义引用”发出。

#include <iostream>
using namespace std;
int func1();
int main()
{
     
    func1();
}
int func1(int n){
    cout<<"hello, world!!";
}

输出:

main.cpp:(.text+0x5): undefined reference to 'func1()'
collect2: error ld returned 1 exit status

因此,为了防止这种错误,我们只需交叉检查程序中所有对象的定义和用法是否匹配。

#3) 对象文件未正确链接

此问题还可能导致“未定义引用”错误。在这里,我们可能有多个源文件,我们可以独立编译它们。这样做时,对象链接不正确,导致“未定义引用”。

考虑以下两个C++程序。在第一个文件中,我们使用了第二个文件中定义的“print()”函数。当我们分别编译这些文件时,第一个文件为打印函数提供“未定义引用”,而第二个文件为主函数提供“不定义引用”。

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

输出:

main.cpp:(.text+0x5): undefined reference to 'print()'
collect2: error ld returned 1 exit status

int print() {
    return 42;
}

输出:

(.text+0x20): undefined reference to 'main'
collect2: error ld returned 1 exit status

解决此错误的方法是同时编译两个文件(例如,使用g++)。

除了已经讨论过的原因之外,“未定义的引用”也可能因为以下原因而发生。

#4) 错误的项目类型

当我们在visual studio等C++IDE中指定错误的项目类型,并尝试做项目不期望的事情时,我们就会得到“未定义的引用”。

#5) 没有库

如果程序员没有正确指定库路径,或者完全忘记指定它,那么我们将为程序从库中使用的所有引用获得一个“未定义引用”。

#6) 未编译从属文件

程序员必须确保我们事先编译项目的所有依赖项,以便在编译项目时,编译器找到所有依赖项并成功编译。如果缺少任何依赖项,那么编译器将给出“未定义的引用”。

除了上面讨论的原因之外,“未定义引用”错误还可能在许多其他情况下发生。但底线是程序员搞错了,为了防止这种错误,应该纠正这些错误。

假设您有一个用c++编写的大型项目,它有一千个.cpp文件和一千个.h文件。假设该项目还依赖于十个静态库。假设我们在Windows上,我们在Visual Studio 20xx中构建项目。当您按Ctrl+F7 Visual Studio开始编译整个解决方案时(假设解决方案中只有一个项目)

编译的意义是什么?

Visual Studio搜索文件.vcxproj并开始编译扩展名为.cpp的每个文件。编译顺序未定义。因此,您不能假设首先编译了main.cpp文件如果.cpp文件依赖于其他.h文件来查找符号可以在.cpp文件中定义,也可以不定义如果存在一个.cpp文件,编译器在其中找不到一个符号,则编译器时间错误将引发消息symbol x not be found对于每个扩展名为.cpp的文件,都会生成一个对象文件.o,并且Visual Studio会将输出写入名为ProjectName.cpp.Clean.txt的文件中,该文件包含链接器必须处理的所有对象文件。

编译的第二步是由Linker完成的。Linker应该合并所有对象文件并最终生成输出(可能是可执行文件或库)

链接项目的步骤

分析所有对象文件,找到仅在头文件中声明的定义(例如:前面的答案中提到的类的一个方法的代码,或者初始化类内部的静态变量的事件)如果在目标文件中找不到一个符号,也会在其他库中搜索。对于将新库添加到项目的配置财产->VC++目录->库目录,您在此处指定了用于搜索库的其他文件夹,以及用于指定库名称的配置财产->链接器->输入。-如果链接器找不到您在一个.cpp中编写的符号,则会引发一个链接器时间错误,听起来可能像错误LNK2001:未解析的外部符号“void __cdecl foo(void)”(?foo@@YAXXZ)

观察

一旦链接器找到一个符号,他就不会在其他库中搜索它链接库的顺序很重要。如果Linker在一个静态库中找到一个外部符号,他会在项目的输出中包含该符号。但是,如果库是共享的(动态的),他不会在输出中包含代码(符号),但可能会发生运行时崩溃

如何解决这种错误

编译器时间错误:

确保编写的c++项目语法正确。

链接器时间错误

定义在头文件中声明的所有符号使用#pragma一次,如果编译的当前.cpp中已包含一个标头,则允许编译器不包含该标头确保外部库中不包含可能与头文件中定义的其他符号冲突的符号使用模板时,请确保在头文件中包含每个模板函数的定义,以允许编译器为任何实例化生成适当的代码。

已声明但未定义变量或函数。

典型的变量声明是

extern int x;

由于这只是一个声明,因此需要一个单独的定义。相应的定义如下:

int x;

例如,以下内容将生成错误:

extern int x;
int main()
{
    x = 0;
}
//int x; // uncomment this line for successful definition

类似的注释适用于函数。声明函数而不定义它会导致错误:

void foo(); // declaration only
int main()
{
   foo();
}
//void foo() {} //uncomment this line for successful definition

请注意,您实现的函数与您声明的函数完全匹配。例如,您可能有不匹配的简历限定符:

void foo(int& x);
int main()
{
   int x;
   foo(x);
}
void foo(const int& x) {} //different function, doesn't provide a definition
                          //for void foo(int& x)
                          

不匹配的其他示例包括

函数/变量在一个命名空间中声明,在另一个命名空间定义。函数/变量声明为类成员,定义为全局(反之亦然)。函数返回类型、参数编号和类型以及调用约定并不完全一致。

来自编译器的错误消息通常会给出已声明但从未定义的变量或函数的完整声明。将其与您提供的定义进行比较。确保每个细节都匹配。

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