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

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<>)

其他回答

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。

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”。

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<>)

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

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。