链接时不同静态库中的相同目标文件答案

【问题标题】：Same object file in different static libraries when linking链接时不同静态库中的相同目标文件
【发布时间】：2020-01-30 03:44:09
【问题描述】：

clang++ ... foo.cpp ... -o dir1/foo.o
clang++ ... foo.cpp ... -o dir2/foo.o
//The only difference beween the above two clang++ command lines
//is the output directory
llvm-ar ... dir1/lib1.a ...  dir1/foo.o ...
llvm-ar ... dir2/lib2.a ...  dir2/foo.o ...
clang++ ... dir1/lib1.a dir2/lib2.a ... -o lib.so

生成 lib.so 时 foo.cpp 中的重复符号会发生什么情况？是否需要任何标志才能不产生符号重复错误？

【问题讨论】：

标签： c++ clang static-linking

【解决方案1】：

链接多个静态库，当同一个对象文件出现在多个提供的库中时，不会导致任何重复符号错误（默认情况下）。

这是因为链接器不会将静态库“组合”成最终的可执行文件。它仅将提供的目标文件组合到可执行文件中。链接器从左到右处理目标文件和存档库的列表。当遇到静态库时，链接器会检查库提供的任何目标文件是否定义了当前未定义的符号。然后，并且只有这样，才会拉入该目标文件。

在你的例子中：

clang++ ... dir1/lib1.a dir2/lib2.a ... -o lib.so

考虑另外两个目标文件：

clang++ obj1.o dir1/lib1.a dir2/lib2.a obj2.o -o lib.so

如果obj1.o 引用了foo.cpp 中存在的符号：

链接器将处理 obj1.o 并将其添加到 lib.so，注意所述符号未定义。
链接器将打开dir1/lib1.a 并检查存档中包含的任何目标文件是否定义了所述符号。因为foo.o 定义了符号，所以foo.o 将被添加到lib.so 并且符号将被标记为已定义。
链接器将打开dir2/lib2.a。但目前没有未定义的符号，因此重复的目标文件将被忽略。
链接器将处理并将obj2.o 添加到lib.so。链接器确实不返回并重新处理 lib1.a 或 lib2.a

因此不应引发重复符号错误（默认情况下，在 Linux 上）。要更改此行为，您可以使用链接器选项--whole-archive

clang++ ... -Wl,--whole-archive dir1/lib1.a dir2/lib2.a -Wl,--no-whole-archive ... -o lib.so

使用--whole-archive，来自指定存档库的所有目标文件都将添加到输出中。然后，上述命令会导致 foo.cpp 中的任何符号出现“多重定义”错误。

这个答案描述了 Linux 上的行为，我相信 AIX 是不同的，并且总是将所有遇到的目标文件（来自静态库）添加到输出中。

【讨论】：

那么如果 "clang++ obj1.o dir1/lib1.a obj2.o dir2/lib2.a -o lib.so" 并且 obj1 和 obj2 都引用 foo.o ，那么就会有重复的符号foo.o 中的全局符号错误，对吗？还是链接器会只使用之前添加的 foo.o 中的符号，而不会查看第二个 foo.o？
用来认为链接器只是从 .a 中选择方法然后将其放入结果中。如果链接器将 .a 中的整个 .o 添加到结果中，则最好在每个源文件中使用尽可能少的代码来设计静态库。
如果“obj1 和 obj2 都引用 foo.o”，仍然不会有重复的符号。处理 obj2 时，不需要再次查找，因为所有引用的符号都被视为已解析。（链接器正在构建一个已知符号表）。
“如果链接器将 .a 中的整个 .o 添加到结果中，则静态库最好用尽可能少的代码来设计” - 从技术上讲，链接器会拉入部分而不是整个对象文件。默认情况下，.text 部分包含所有函数，但您可以在编译库时使用“-ffunction-sections”将它们拆分以避免浪费空间