为什么动态链接时g ++会检测到未定义的引用

Question

我可能对动态链接的工作方式感到误解，因为我无法弄清楚。据我了解，动态链接库时，其符号在运行时解析。从这个答案：

当您动态链接时，可执行文件中将包含指向要链接的文件的指针（例如，文件的文件名），并且链接时不包含该文件的内容。只有当您以后运行该可执行文件时，这些动态链接的文件才被购买，并且它们仅被购买到该可执行文件的内存中副本中，而不是磁盘中的一个副本中。

[...]

在动态情况下，主程序与C运行时导入库（声明动态库中的内容但未实际定义的内容）链接在一起。即使实际的代码丢失，这也允许链接器链接。

然后，在运行时，操作系统加载程序将主程序与C运行时DLL（动态链接库或共享库或其他命名法）进行后期链接。

我对为什么g++动态链接到共享对象时似乎期望共享对象在那里感到困惑。当然，我希望库的名称是必需的，以便可以在运行时加载它，但是为什么.so在此阶段它是必需的？此外，g++在链接库时，抱怨未定义的引用。

我的问题是：

1. g++如果库的加载仅在运行时发生，为什么在动态链接共享对象时似乎需要共享对象？我知道-l指定共享对象的名称可能需要该标志，以便可以在运行时加载它，但是我看不出必须提供.so指向链接时间（-L）或.so自身的路径。
2. 为什么g++在动态链接时尝试解析符号？没有什么可以阻止我.so在链接时完成操作，而是.so在运行时提供一个不同的（不完整的）消息，这会导致程序在尝试使用未定义的符号时崩溃。

我举了一个可重现的例子：

目录结构：

.
??? main.cpp
??? test
    ??? usertest.cpp
    ??? usertest.h

---

文件内容：

测试/用户测试

#ifndef USERTEST_H_4AD3C656_8109_11E8_BED5_5BE6E678B346
#define USERTEST_H_4AD3C656_8109_11E8_BED5_5BE6E678B346

namespace usertest
{
    void helloWorld();

    // This method is not defined anywhere
    void byeWorld();
};

#endif /* USERTEST_H_4AD3C656_8109_11E8_BED5_5BE6E678B346 */

测试/用户测试.cpp

#include "usertest.h"
#include <iostream>

void usertest::helloWorld()
{
    std::cout << "Hello, world\n";
}

main.cpp

#include "test/usertest.h"

int main()
{
    usertest::helloWorld();
    usertest::byeWorld();
}

---

用法

$ cd test
$ g++ -c -fPIC usertest.cpp
$ g++ usertest.o -shared -o libusertest.so
$ cd ..
$ g++ main.cpp -L test/ -lusertest
$ LD_LIBRARY_PATH="test" ./a.out

预期行为

我希望所有尝试启动时都崩溃，a.out因为它无法在中找到必要的符号libusertest.so。

实际行为

建立a.out链接时失败，因为它找不到byeWorld()：

/tmp/ccVNcRRY.o: In function `main':
main.cpp:(.text+0xa): undefined reference to `usertest::byeWorld()'
collect2: error: ld returned 1 exit status

Answer 1

使用ELF格式，实际上不必知道哪个符号属于哪个库，因为在执行程序时会发生实际的符号解析。尽管按照惯例ld，在生成二进制文件时仍会解析符号。这是为了您的方便，以便在缺少符号时立即获得反馈，因为在这种情况下，您的程序将无法运行。

使用该--warn-unresolved-symbols标志，可以将ld这种情况下的行为从错误更改为警告：

$ g++ -Wl,--warn-unresolved-symbols main.cpp -lusertest

应该发出警告，但仍创建可执行文件。请注意，您仍然需要提供库名称，否则ld将不知道在哪里寻找所需的符号。

在Windows上，链接器需要确切知道哪个符号属于哪个库，才能生成必要的导入表。因此，不可能用未解析的符号构建PE二进制文件。