GCC 对未定义符号的对象和静态库进行不同的处理

Question

最近我发现 Linux 链接器不会由于静态库中的未定义符号而失败，但是如果我直接与目标文件链接，则会由于相同的未定义符号而失败。这是一个简单的例子：

源代码：

$ cat main.c
int main() { return 0; } 
$ cat src.c
int outerUnusedFunc() {
    return innerUndefinedFunc();
}
int innerUndefinedFunc();

从中创建 *.o 和 *.a，使用“nm”进行比较：

$ gcc -c -o main.o main.c
$ gcc -c -o src.o src.c
$ ar r src.a src.o
ar: creating src.a
$ nm src.o
                 U innerUndefinedFunc
0000000000000000 T outerUnusedFunc
$ nm src.a

src.o:
                 U innerUndefinedFunc
0000000000000000 T outerUnusedFunc

（这里我们清楚地看到 *.o 和 *.a 都包含等号列表）

现在……

$ ld -o exe main.o src.o
src.o: In function `outerUnusedFunc':
src.c:(.text+0xa): undefined reference to `innerUndefinedFunc'
$ echo $?
1
$ ld -o exe main.o src.a
$ echo $?
0

GCC 区别对待的原因是什么？

Answer 1

如果您阅读static-libraries tag wiki 它将解释为什么没有来自src.a 的目标文件链接到您的程序中，因此 为什么它们中引用了哪些未定义的符号并不重要。

作为链接器输入的目标文件foo.o 和静态库libfoo.a 之间的区别是 一个目标文件总是无条件地链接到你的程序中，而同一个目标文件 在静态库库中，libfoo.a(foo.o) 从libfoo.a 中提取并链接到 程序只有在链接器需要它来进行链接时，如标签 wiki 所解释的那样。

当然，链接器只会对链接到程序中的目标文件中的未定义引用给出错误。

您观察到的行为是 链接器 的行为，无论您是否通过 GCC 调用它 前端。

给链接器foo.o 告诉它：我想要这个在程序中。提供链接器 libfoo.a 告诉它：这里有一些你可能需要也可能不需要的目标文件。

Answer 2

在第二种情况下——使用静态库——命令行显示“从 main.o 构建 exe 并从 src.a 添加所有必需内容”。 ld 只是忽略该库，因为 main.o 不需要外部符号（outerUnusedFunc 未从 main.o 引用）。

但在第一种情况下，命令行显示“从 main.o 和 src.o 构建 exe”。 ld 应该将 src.o 内容放入输出文件中。 因此，它有义务分析src.o 模块，将outerUnusedFunc 添加到输出文件中并解析outerUnusedFunc 的所有符号，尽管它未使用。

您可以为代码段启用垃圾回收

gcc --function-sections -Wl,--gc-sections -o exe main.c src.c

在这种情况下outerUnusedFunc（以及所有其他函数）将被放置 在单独的部分。 ld 将看到该部分未使用（未引用符号）。它将从输出文件中删除所有部分，以便不会引用 innerUndefinedFunc 并且不应解析符号 - 与库案例的结果相同。

另一方面，您可以手动将outerUnusedFunc 引用为“未定义”，以便ld 应该在库中找到它并添加到输出文件中。

ld -o exe main.o -u outerUnusedFunc src.a

在这种情况下，将产生相同的错误（对 innerUndefinedFunc 的未定义引用）。