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

这是每个VC++程序员一再看到的最令人困惑的错误消息之一。让我们先把事情弄清楚。

A.什么是符号？简而言之，符号就是名称。它可以是变量名、函数名、类名、typedef名，或者除了那些属于C++语言的名称和符号之外的任何名称和符号。它由用户定义或由依赖库（另一个用户定义的）引入。

B.什么是外部的？在VC++中，每个源文件（.cpp、.c等）都被视为一个翻译单元，编译器一次编译一个单元，并为当前翻译单元生成一个目标文件（.obj）。（请注意，此源文件包含的每个头文件都将被预处理，并将被视为此翻译单元的一部分）翻译单元中的所有内容都被视为内部内容，其他所有内容都视为外部内容。在C++中，可以使用关键字extern、__declspec（dllimport）等引用外部符号。

C.什么是“决心”？Resolve是一个链接时间术语。在链接时，链接器尝试为对象文件中无法在内部找到其定义的每个符号找到外部定义。此搜索过程的范围包括：

编译时生成的所有对象文件显式或隐式的所有库（.lib）指定为此生成应用程序的附加依赖项。

此搜索过程称为解析。

D.最后，为什么是未解决的外部符号？如果链接器找不到内部没有定义的符号的外部定义，则会报告“未解决的外部符号”错误。

E.LNK2019的可能原因：未解决的外部符号错误。我们已经知道，此错误是由于链接器未能找到外部符号的定义所致，可能的原因如下：

定义已存在

例如，如果我们在.cpp中定义了一个名为foo的函数：

int foo()
{
    return 0;
}

在b.cpp中，我们希望调用函数foo，因此我们添加

void foo();

要声明函数foo（），并在另一个函数体中调用它，请使用bar（）：

void bar()
{
    foo();
}

现在，当您构建此代码时，您将收到一个LNK2019错误，抱怨foo是一个未解析的符号。在本例中，我们知道foo（）的定义在.cpp中，但与我们调用的定义不同（返回值不同）。这就是定义存在的情况。

定义不存在

如果我们想调用库中的某些函数，但导入库没有添加到项目设置的附加依赖项列表中（设置自：项目|财产|配置财产|链接器|输入|附加依赖项）。现在链接器将报告LNK2019，因为当前搜索范围中不存在该定义。

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

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！

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

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”。