C++编译链接的那些小事
作者:网络转载 发布时间:[ 2014/1/24 9:58:13 ] 推荐标签:C++ 编译 链接
编译错误和连接错误
编译错误指的是一个cpp编译单元在编译时发生的错误,这种错误一般都是语法错误,拼写错误,参数不匹配等。
以main.cpp为例(只有一个main函数)
int main()
{
hello_world();
}
编译(加-c参数表示只编译不链接)
coderchen@coderchen:~/c++$ g++ -c -o main.o main.cpp
main.cpp: In function ‘int main()’:
main.cpp:4: error: ‘hello_world’ was not declared in this scope
这种错误是编译,原因是hello_world函数未声明,把void hello_world();这条语句加到main函数前面,再次编译
coderchen@coderchen:~/c++$ g++ -c -o main.o main.cpp
coderchen@coderchen:~/c++$
编译成功,虽然我们调用了hello_world函数,却没有定义这个函数。好,接下来,我们把这个main.o文件链接下,
coderchen@coderchen:~/c++$ g++ -o main main.o
main.o: In function `main':
main.cpp:(.text+0x7): undefined reference to `hello_world()'
collect2: ld returned 1 exit status
看到了吧,链接器ld报出了链接错误,原因是hello_world这个函数找不到。这个例子很简单,基本上可以区分出编译错误和链接错误。我们再添加一个hello_world.cpp
void hello_world()
{
}
编译
coderchen@coderchen:~/c++$ g++ -c -o hello_world.o hello_world.cpp
链接
coderchen@coderchen:~/c++之所以$ g++ -o main main.o hello_world.o
ok,我们的main程序已经生成了,我们经历了预处理---编译---链接的过程。
有的人说为什么不需要写一个hello_world.h的头文件,声明hello_world函数,然后再让main.cpp包含hello_world.h呢?这样写自然是标准的做法,不过预处理过后,和我们现在写的一样的,预处理会把hello_world.h的内容替换到main.cpp中。
问题:在链接的时候,main.o怎么知道hello_world函数定义在hello_world.o中呢?
答案:main.o不知道hello_world函数定义在那个obj文件中,每个obj文件都有一个导出符号表,对于这个例子,hello_world.o的导出符号表中有hello_world这个函数,而main.o需要用到这个函数,可以想象像几个插槽一样。链接器通过扫描obj文件发现这个函数定义在hello_world.o中,然后可以链接了。
问题:为什么函数不能定义在头文件中?
这个问题是不恰当的,因为用inline和static修饰的函数可以定义在头文件中,而inline修饰的函数必须定义在头文件中。
如果函数定义在头文件中,并且有多个cpp文件都包含了这个头文件的话,那么这些cpp文件生成的obj文件的导出符号表中都有这个头文件中定义的函数,单文件编译的时候是不会出错的,但是链接的时候会报错。链接器发现了多个函数实体,但却无法确定应该使用哪一个。这是一个链接错误。
inline修饰的函数,通常都不会存在函数实体,即便编译器没有对其内联,那么obj文件也不会导出inline函数,所以链接不会出错。
static修饰的函数,只能由定义它的编译单元调用,也不会导出。如果头文件中顶一个static修饰的函数,相当于多个obj文件中都顶一个了一个一模一样的函数,大家各用各的,互补干扰。
问题:什么样的变量可以定义在头文件中?
其实变量于函数很类似,由static或const修饰的变量可以定义在头文件中。
static修饰的变量于static修饰的函数一样,道理同上。
const修饰的变量默认是不会进入导出符号表的,相当于每个obj中都定义了一个一模一样的const变量,各用各的。而const可以再用extern修饰,如果用extern const修饰的变量定义在头文件中,那么会出现链接错误,原因是“想一想extern是干嘛的”
问题:extern "C"是干嘛的?
如果有人回答“兼容C和C++”,我只能说“这是一个正确答案,但我不知道你是否真的知道”。
首先要知道C不支持重载,C++支持重载,C++为了支持重载,引入了函数重命名的机制,像下面这样:
int hello_world(type1 param);
int hello_world(type2 param);
通常第一个函数会被编译成hello_world_type1这样子,第二个函数会被编译成hello_world_type2这样子。不管是定义的地方还是调用的地方,都会把函数改成同样的名字,所以链接器可以正确的找到函数实体。
而我们写C++程序的时候,通常会引入由c编写的库(gcc编译的c文件),而c不支持重载,自然不会对函数重命名。而我们在C++中调用的地方很可能会重命名,这造成了调用的地方(C++编译)和定义的地方(C编译)函数名不一致的情况,这也是一种链接错误。
所以我们经常会看到在C++中用extern "C" { #include "some_c.h" }这种代码。这是告诉c++编译器,some_c.h中的函数要按照c的方式编译,不要重命名,这样在链接的时候ok了。
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