标准 c++ 库链接答案

【问题标题】：Standard c++ library linking标准 c++ 库链接
【发布时间】：2014-04-20 12:22:03
【问题描述】：

我试图了解标准库何时链接到我自己的二进制文件。我写了以下内容：

#include <stdio.h>

double atof(const char*);

int main(){
    const char * v="22";
    printf("Cast result is %f", atof(v));
}

使用g++ -c main.cpp 编译成功，但是当我链接刚刚创建的目标文件时出现错误。错误描述是：

/tmp/ccWOPOS0.o: In function `main':
main.cpp:(.text+0x19): undefined reference to `atof(char const*)'
collect2: error: ld returned 1 exit status

但我不明白为什么会导致这个错误？我认为标准 c++ 库通过 ld 链接器自动链接到我的二进制文件。包含头文件和只声明我需要显式使用的函数有什么区别。

【问题讨论】：

标签： c++ linker standard-library

【解决方案1】：

作为 C++ 中的一般规则，手动声明库函数（例如 atof()）是一个坏主意。

它曾经在旧的 C 程序中很常见，但 C 没有函数重载，因此它对“几乎”正确的声明更加宽容。（好吧，一些旧的编译器是，我真的不能代表最新的编译器）。这就是为什么我们将 C 描述为一种“弱类型”语言，而 C++ 是一种更“强类型”的语言。

另一个复杂的问题是编译器执行“名称修改”：它们传递给链接器的名称是源名称的修改版本。 C 编译器可能执行与 C++ 编译器完全不同的名称修饰。 atof() 的标准库版本是一个 C 函数。要在 C++ 源文件中声明它，您需要将其声明为

extern "C"
{
    double atof(const char *);
}

或者可能

extern "C" double atof(const char *);

还有许多额外的复杂性，但这已经足够了。

最安全的想法是只包含适当的标题。

#include <iostream>
#include <cstdlib>

int main()
{
    const char v[]= "22";
    std::cout << "Cast result is " << atof(v) << std::endl;
    return 0;
}

回应@DmitryFucintv 评论的额外背景

调用约定

在调用函数时，calling convention 是关于如何在调用函数和被调用函数之间传递参数和返回值的协议。在 x86 架构上，最常见的两个是 __cdecl 和 __stdcall，但还有许多其他的。

考虑以下几点：

/* -- f.c --*/

int __stdcall f(int a, double b, char *c)
{
    // do stuff
    return something;
}

/* main.c */

#include <iostream>
extern int __cdecl f(int a, double b, char *c);

int main()
{
    std::cout << f(1, 2.3, "45678") << std::endl;
    return 0;
}

在 C 程序中，这可能会编译并链接正常。函数f() 期望它的参数为 __stdcall 格式，但我们以 __cdecl 格式传递它们。结果是不确定的，但很容易导致堆栈损坏。

因为 C++ 链接器有点麻烦，它可能会产生一个像你看到的那样的错误。大多数人都会同意这是一个更好的结果。

2 名称修改

Name Mangling（或名称修饰）是编译器在 object 名称中添加一些额外字符以向链接器提供一些提示的方案。 object 可能是函数或变量。允许函数重载的语言（如 C++ 和 Java）必须这样做，以便链接器能够区分同名的不同函数。例如

int f(int a);
int f(double a);
int f(const char *a, ...);

【讨论】：

@PaulR - 当然，非常正确。我已经修正了错误。
感谢您的回答。但我有些怀疑。对于纯 c++ 标准函数，我们可以在没有一些额外修饰符的情况下声明它，这是真的吗？我很有趣在这种情况下如何解决 extern "C"？
@DmitryFucintv - 我认为 extern "C" 是标准 C++。但带回家的信息是：使用标头而不是自己声明标准函数。为什么要自己声明函数？这有什么好处吗？
仅用于教育需求。我正在尝试了解链接器的工作原理。
@DmitryFucintv - 我添加了一些额外的背景材料和一些有用的链接。看看这是否更清楚。

【解决方案2】：

这是因为 atof 具有 C 链接，而您将其编译为 C++ - 更改：

double atof(const char*);

到：

extern "C" double atof(const char*);

它应该可以工作。

显然你通常不应该这样做，你应该使用正确的标题：

 #include <cstdlib>

【讨论】：

【解决方案3】：

这与标准库无关。

你遇到的问题是atof没有被定义，所以链接器没有找到它。你需要定义函数，否则不可能知道代码应该做什么。

看起来atof 是头文件stdlib.h 中的C 函数。这段代码应该可以工作，虽然没有使用 C++ 专有函数。

#include <stdlib.h>

int main(){
    const char * v="22";
    printf("Cast result is %f", atof(v));
}

【讨论】：

【解决方案4】：

当您声明atof 时，您声明了一个与标准函数略有不同的函数。您声明的函数未在标准库中定义。

不要重新声明标准函数，因为你很容易弄错，就像这里一样。您正在包含标题，并且标题为您正确声明了功能。

【讨论】：