链接到 C++ 库时出现意外的符号解析

Question

我正在构建一个基于两个对象（add.o 和 sub.o）的库“libsimplemath.a”。

主要只依赖于 add.o 接口。当代码与 libsimplemath.a 链接时，我希望它可以工作。

在构建 libsimplemath.a 时，我决定将 -std 标志从 c++14 切换到 c++17。在这一点上，由于某些原因 sub.o 也由链接器带来，并且因为它包含未定义的符号链接失败。

要了解为什么 sub.o 被考虑在内，可以查看链接器映射文件：

Archive member included to satisfy reference by file (symbol)

    ./libsimplemath.a(add.o)      main.o (add(int, int))
    ./libsimplemath.a(sub.o)      main.o (std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >::~basic_string())
    /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libc_nonshared.a(elf-init.oS)
                                  /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/8/../../../x86_64-linux-gnu/Scrt1.o (__libc_csu_init)

一些 stl 符号，这里的 ~basic_string() 在 sub.o 中解析。

问题是：即使没有明确使用 sub.o 也会被考虑在内吗？如果是这样，我目前正在做的事情有什么问题？

语境：

$ g++ --version
g++ (Ubuntu 8.3.0-6ubuntu1) 8.3.0
$ ld --version
GNU ld (GNU Binutils for Ubuntu) 2.32

添加.cpp

int add(int a, int b) { return a + b; }

子.cpp

#include <string>
void undef_symb(void);

int sub(int a, int b)
{
  std::string s;
  undef_symb();
  return a - b;
}

主程序

#include <string>
int add(int, int);
int main()
{
  std::string s = "Hello";
  return add(0, 0);
}

汇编

g++ -O0 -std=c++17 -o sub.o -c sub.cpp
g++ -O0 -std=c++17 -o add.o -c add.cpp
ar rc libsimplemath.a add.o sub.o
g++ -O0 -std=c++14 -o main.o -c main.cpp
g++ -o main main.o -L. -lsimplemath -Wl,-Map=main.g++.map
/usr/bin/ld: ./libsimplemath.a(sub.o): in function `sub(int, int)':
sub.cpp:(.text+0x2b): undefined reference to `undef_symb()'
collect2: error: ld returned 1 exit status
make: *** [Makefile:8: all] Error 1

Answer 1

extern template class ...是一个完全正常的 C++ 声明，可以出现在用户代码中，无论选择何种 C++ 标准。您不应该自己实例化标准库中的事物（无论合法与否），但任何用户定义的类模板都会发生同样的事情。您可以不使用标准库和选项来构建几乎相同的示例-std=。只需制作一个模板，添加extern template class ...到一个文件中，不要将其添加到另一文件中。

没有任何标准和 ABI 可以保护您免受此类事件的影响。您始终需要小心链接到程序中的对象。

当然，这在实践中仍然是一个问题，恕我直言，这是 libstdc++ 中的一个错误（它不应该让简单的事情变得困难），但是一旦你知道发生了什么，就有一个简单的解决方法。

编译（使用-std=c++20 -O0）一个包含以下内容的对象：

// for the benefit of C++17 users
// who compile their libraries with -O0
#include <string>
std::string a;

并在链接器有机会看到 之前将其链接到您的程序sub.o。例如，将其放在第一位libsimplemath.a。

您仍然可以在 C++17 和 C++20 之间正常互操作。不需要在链接时提供每个依赖项（这将是一件可怕的事情）。