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在實際編譯程式碼的過程中，我們經常會遇到"undefined reference to"的問題，簡單的可以輕易地解決，但有些卻隱藏得很深，需要花費大量的時間去排查。工作中遇到了各色各樣類似的問題，按照以下幾種可能出現的狀況去排查，可有利於理清頭緒，從而迅速解決問題。

連結時缺失了相關目標檔案

首先編寫如下的測試程式碼：

// test.h

#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__

void test();

#endif
 


// test.c

#include <string.h>
#include <stdio.h>



void test()
{
    printf("just test it\n");
}

// main.c

#include "test.h"

int main(int argc, char **argv)
{
    test();

    return 0;
}

通過以下的命令，我們將會得到兩個.o檔案。

$ gcc -c test.c  
$ gcc –c main.c 

隨後，我們將main.o這個檔案，編譯成可執行檔案。

$ gcc -o main main.o
Undefined symbols for
 
 architecture x86_64:
  "_test", referenced from:
      _main in main.o
ld: symbol(s) not found for architecture x86_64
clang: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)

編譯時報錯了，這是最典型的undefined reference錯誤，因為在連結時發現找不到某個函式的實現檔案。如果按下面這種方式連結就正確了。

$ gcc -o main main.o test.o

當然，也可以按照如下的命令編譯，這樣就可以一步到位。

$ gcc -o main main.c test.c

連結時缺少相關的庫檔案

我們把第一個示例中的test.c編譯成靜態庫。

$ gcc -c test.c  
$ ar -rc test.a test.o 

接著編譯可執行檔案，使用如下命令：

$ gcc -o main main.c 
Undefined symbols for architecture x86_64:
  "_test", referenced from:
      _main in main-6ac26d.o
ld: symbol(s) not found for architecture x86_64
clang: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)

其根本原因也是找不到test()函式的實現檔案，由於test()函式的實現在test.a這個靜態庫中，故在連結的時候需要在其後加入test.a這個庫，連結命令修改為如下形式即可。

$ gcc -o main main.c test.a

連結的庫檔案中又使用了另一個庫檔案  （這個例子非常非常好， 我就是犯了這種錯誤！！！）

先更改一下第一個示例中使用到的程式碼，在test()中呼叫其它的函式，更改的程式碼如下所示。

// func.h

#ifndef __FUNC_H__
#define __FUNC_H__

void func();

#endif

// func.c

#include <stdio.h>

void func()
{
    printf("call it\n");
}

// test.h

#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__

void test();

#endif

// test.c

#include <string.h>
#include <stdio.h>

#include "func.h"



void test()
{
    printf("just test it\n");

    func();
}

// main.c

#include "test.h"

int main(int argc, char **argv)
{
    test();

    return 0;
}

我們先對fun.c和test.c進行編譯，生成.o檔案。

$ gcc -c func.c  
$ gcc -c test.c

然後，將test.c和func.c各自打包成為靜態庫檔案。

$ ar –rc func.a func.o  
$ ar –rc test.a test.o 

這時將main.c編譯為可執行程式，由於main.c中包含了對test()的呼叫，因此，應該在連結時將test.a作為我們的庫檔案，連結命令如下。

$ gcc -o main main.c test.a
Undefined symbols for architecture x86_64:
  "_func", referenced from:
      _test in test.a(test.o)
ld: symbol(s) not found for architecture x86_64
clang: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)

就是說，連結的時候發現test.a呼叫了func()函式，找不到對應的實現，我們還需要將test.a所引用到的庫檔案也加進來才能成功連結，因此命令如下。

$ gcc -o main main.c test.a func.a

同樣，如果我們的庫或者程式中引用了第三方庫（如pthread.a）則在連結的時候需要給出第三方庫的路徑和庫檔案，否則就會得到undefined reference的錯誤。

多個庫檔案連結順序問題

這種問題非常隱蔽，不仔細研究，可能會感到非常地莫名其妙。以第三個示例為測試程式碼，把連結庫的順序換一下，如下所示：

$ gcc -o main main.c func.a test.a
test.a(test.o): In function `test':  
test.c:(.text+0x13): undefined reference to `func'  
collect2: ld returned 1 exit status

因此，在連結命令中給出所依賴的庫時，需要注意庫之間的依賴順序，依賴其他庫的庫一定要放到被依賴庫的前面，這樣才能真正避免undefined reference的錯誤，完成編譯連結。

備註：在MAC上可以正常編譯通過。

定義與實現不一致

編寫測試程式碼如下：

// test.h

#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__

void test(unsigned int c);

#endif

// test.c

#include <string.h>
#include <stdio.h>



void test(int c)
{
    printf("just test it\n");
}

// main.c

#include "test.h"

int main(int argc, char **argv)
{
    test(5);

    return 0;
}

先將test.c編譯成庫檔案。

$ gcc -c test.c 
$ ar -rc test.a test.o

將main.c編譯成可執行檔案。

$ gcc -o main main.c test.a
ld: warning: ignoring file test.a, file was built for archive which is not the architecture being linked (x86_64): test.a
Undefined symbols for architecture x86_64:
  "_test", referenced from:
      _main in main-f27cf1.o
ld: symbol(s) not found for architecture x86_64
clang: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)

連結出錯了，原因很簡單，test()這個函式的宣告和定義不一致導致，將兩者更改成一樣即可通過編譯。

在c++程式碼中連結c語言的庫

程式碼同示例一的程式碼一樣，只是把main.c更改成了main.cpp。編譯test.c，並打包為靜態庫。

$ gcc -c test.c  
$ ar -rc test.a test.o

編譯可執行檔案，用如下命令：

$ g++ -o main main.cpp test.a 
Undefined symbols for architecture x86_64:
  "test()", referenced from:
      _main in main-7d7fde.o
ld: symbol(s) not found for architecture x86_64
clang: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)

原因就是main.cpp為c++程式碼，呼叫了c語言庫的函式，因此連結的時候找不到，解決方法是在相關檔案新增一個extern "C"的宣告即可，例如修改test.h檔案。

// test.h

#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

void test();

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif