离奇“undefined reference”错误分析与解决方案
“undefined reference to XXX”是一类挺常见的链接错误,原因通常是链接时找不到声明成extern类型的函数的定义点。不过这次遇到的undefined reference中的XXX函数明明在一个库中定义,而且该库明明已经在命令行用-l指定了,ld -verbose也显示能找到该库文件。
1 快速解决方案
如果你只想立即解决此类问题,那么:
也许以上四个方法能帮你解决问题。如果想了解这背后的门道,请继续阅读。
2 从extern说起
我们都知道C语言遵循先声明、后使用的原则。但为了支持模块化编程(即将程序代码拆分存储到多个文件中),不同文件中定义的符号可能会相互引用。如A文件中定义了函数XXX,B文件中的代码可能会调用XXX。在编译器生成的可执行文件中,需要提供某种支持使得执行到调用XXX的动作时,能自动跳转到A文件中定义XXX的位置开始执行XXX函数本身。因此编译器需要知道在可执行文件中XXX的引用点。
理论上编译器可以将A和B中的代码先整合成一个文件,并让XXX定义在前调用在后来解决这一问题。但当代码量很大时,每次小修改都需要编译所有代码,耗时太久。于是为了更好的支持增量编译(即每次仅编译最新修改过的文件),就需要在编译阶段先在XXX的调用点留出一个空槽出来,然后再增加一个链接过程,在链接的时候找到XXX定义的位置,将这个值填入槽中。
另外语言层面也需要扩展,否则编译器还会在B文件中傻傻的找XXX的定义,找不到就会报错。所以extern关键字被引入,它告诉编译器,留个空槽就符号XXX就行了,不要傻找了,这个函数在其他文件中已经定义。不仅仅是函数,其实许多全局的符号都可以声明成extern,如全局变量。
3 链接时符号定位
链接时,ld会首先把所有object文件中的相同的段合并,并为他们分配额空间,这样每个段中各个符号的定义位置就确定了。接着,ld就会在所有符号的引用点处,将为符号留下来的”空槽“,填上定义符号的地址。
4 解决方案背后的门道
4.1 方法0
因为命令行确实没有指出符号所在的库文件,所以报错。找到相应库文件,先添加到命令行中吧。
4.2 方法1
方法1是最直接简单的方式,在命令行的结尾再给ld一次找该符号的机会。理论上,因为已经知道符号就在该库中定义,所以ld就能从新添加的这个选项中找到该标号。此法对于简单的小规模程序很合适。
不过对于Makefile管理的大项目就不行了。因为通常大项目会定义“LIBS”之类的变量。若LIBS变量插在链接命令行的中间位置,且 Makefile 中链接命令过多,在逐个命令最后添加新选项可是个易出错、难维护的体力活。
4.3 方法2
4.4 方法3
这是最KISS的方法,简单高效。既然多个.a文件间存在循环引用依赖,ld解决不了循环依赖关系。那么我们可以参考从集群、网格计算到云计算的进化过程。把一坨.a揉成一个.a文件(ar命令可以实现此操作),交给ld。这样循环依赖问题就解决了。
这种方式避免了ld反复解析同一个.a文件,降低链接时间开销。不过该方法比较适合项目开发时使用,因为需要调整Makefile,而且将哪些.a揉成一个.a也是一个问题。比如我遇到的错就是因为pthread库函数出现undefined reference,标准库很多的时候也有点头大。
5 参考
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- 作者:erlv 来源: 编译点滴
- 标签: undefined refere
- 发布时间:2012-09-18 23:04:25
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