c - 当目标文件和静态库中存在相同的符号时，链接器不会发出多个定义错误

Question

给定一个带有签名的编译函数 void some_func()在一个静态库中，另一个具有相同的 void some_func()目标文件中的签名期望当您将它们链接在一起时应该发生“多重定义”错误。

但这种情况并非如此。据我观察，链接器(使用 GCC 和 MSVC 工具链测试)选择驻留在目标文件中的实现而不会发出任何错误或警告。

鉴于以下 POC:

somelib.h

#ifndef _SOMELIB_H_
#define _SOMELIB_H_

void some_func();

#endif /* _SOMELIB_H_ */

somelib.c

#include "somelib.h"
#include <stdio.h>

void some_func()
{
    printf("some_func in library\n");
}

麻烦头.h

#ifndef _TROUBLING_HEADER_H_
#define _TROUBLING_HEADER_H_

void some_func();

#endif /* _TROUBLING_HEADER_H_ */

麻烦源.c

#include "troublingheader.h"
#include <stdio.h>

void some_func()
{
    printf("Troubling func\n");
}

主文件

#include <stdio.h>
#include "somelib.h"

int main()
{
    some_func();
}

还有一个简单的 Makefile 来帮助构建(首先创建 tmp 文件夹):

tmp/wat.exe: tmp/libsomelib.a tmp/main.c.o tmp/troublingsource.c.o
    gcc -static -static-libgcc -Ltmp -otmp/wat.exe tmp/main.c.o tmp/troublingsource.c.o -lsomelib

tmp/main.c.o:
    gcc -Wall -Wextra -c -g -O0 src/main.c -o tmp/main.c.o

tmp/troublingsource.c.o:
    gcc -Wall -Wextra -c -g -O0 src/troublingsource.c -o tmp/troublingsource.c.o

tmp/somelib.o:
    gcc -Wall -Wextra -c -g -O0 src/somelib.c -o tmp/somelib.c.o

tmp/libsomelib.a: tmp/somelib.o
    ar rcs tmp/libsomelib.a tmp/somelib.c.o

运行最终的可执行文件时，“Troubling func”的内容如上所示。

有人能解释一下为什么会发生这种情况吗？

Answer 1

在 GNU linker ld 的情况下,
由 GCC 调用，您所观察到的内容由以下几点解释。

链接序列中的目标文件无条件地添加到链接中，
它是否包含程序需要的符号。

静态库是目标文件的存档以及“目录”
链接器可以检查。

默认情况下，不添加链接序列中静态库中的目标文件
无条件连接。链接器只搜索静态库
找到它观察到的被引用的符号的定义，
但未定义，由已添加到链接中的目标文件定义。提取目标文件
仅当它提供此类符号的定义时才从库中添加到链接中。仅当链接器
已经需要它提供的一些定义。

为避免混淆，我们将更改输出消息:

"some_func in library\n"

到:

"some_func in somelib.o"

然后对这些要点进行演示，以解释您所看到的内容:

案例1

友情链接 troublingsource.o本身和 somelib.o来自静态库。

联动序列: main.o , troublingsource.o , libsomelib.a

gcc -I. -c -o troublingsource.o troublingsource.c
gcc -I. -c -o somelib.o somelib.c
gcc -I. -c -o main.o main.c
ar rcs libsomelib.a somelib.o
gcc -o test main.o troublingsource.o -L. -lsomelib
./test
Troubling func

这里:

main.o被无条件地添加到链接中。

符号 main发现定义于 main.o

符号 some_func发现引用但未在 main.o 中定义

troublingsource.o已无条件添加到链接

符号 some_func ，以前引用但未定义，在 troublingsource.o 中定义.

没有 Unresolved reference 文献。 libsomelib.a甚至没有被搜查。

案例2

友情链接 someblib.o本身和 troublingsource.o来自静态库。

联动序列: main.o , somelib.o , libtroublingsource.a

gcc -I. -c -o somelib.o somelib.c
gcc -I. -c -o troublingsource.o troublingsource.c
gcc -I. -c -o main.o main.c
ar rcs libtroublingsource.a troublingsource.o
gcc -o test main.o somelib.o -L. -ltroublingsource
./test
some_func in somelib.o

这里:

main.o被无条件地添加到链接中。

符号 main发现定义于 main.o

符号 some_func发现引用但未在 main.o 中定义

someblib.o已无条件添加到链接

符号 some_func ，以前引用但未定义，在 somelib.o 中定义.

没有 Unresolved reference 文献。 libtroublingsource.a甚至没有被搜查。

案例3

友情链接 someblib.o和 troublingsource.o来自单独的静态库。

联动序列: main.o , libsomelib.a , libtroublingsource.a

gcc -I. -c -o somelib.o somelib.c
gcc -I. -c -o troublingsource.o troublingsource.c
gcc -I. -c -o main.o main.c
ar rcs libsomelib.a somelib.o
ar rcs libtroublingsource.a troublingsource.o
gcc -o test main.o -L. -lsomelib -ltroublingsource
./test
some_func in somelib.o

这里:

main.o被无条件地添加到链接中。

符号 main发现定义于 main.o

符号 some_func发现引用但未在 main.o 中定义

libsomeblib.a已搜索提供 some_func 定义的目标文件

some_func的定义在成员 somelib.o 中找到的 libsomelib.a

somelib.o提取自 libsomelib.a并添加到链接中。

没有 Unresolved reference 文献。 libtroublingsource.a甚至没有被搜查。

案例4

友情链接 someblib.o本身和 troublingsource.o本身。

联动序列: main.o , somelib.o , troublingsource.o

gcc -I. -c -o somelib.o somelib.c
gcc -I. -c -o troublingsource.o troublingsource.c
gcc -I. -c -o main.o main.c
gcc -o test main.o somelib.o troublingsource.o
troublingsource.o: In function `some_func':
troublingsource.c:(.text+0x0): multiple definition of `some_func'
somelib.o:somelib.c:(.text+0x0): first defined here
collect2: error: ld returned 1 exit status

这里:

main.o被无条件地添加到链接中。

符号 main发现定义于 main.o

符号 some_func发现引用但未在 main.o 中定义

someblib.o已无条件添加到链接

符号 some_func ，以前引用但未定义，在 somelib.o 中定义

troublingsource.o已无条件添加到链接

符号 some_func , 已在 somelib.o 中定义, 发现在 troublingbsource.o 中再次定义. 错误 .

案例5

友情链接 someblib.o来自静态库。

联动序列: libsomelib.a main.o

gcc -I. -c -o somelib.o somelib.c
gcc -I. -c -o main.o main.c
ar rcs libsomelib.a somelib.o
gcc -o test -L. -lsomelib main.o
main.o: In function `main':
main.c:(.text+0xa): undefined reference to `some_func'
collect2: error: ld returned 1 exit status

这里:

libsomelib.a在将任何目标文件添加到
链式。那时没有符号被引用但未定义，所以 libsomelib.a甚至没有被搜索，

main.o被无条件地添加到链接中。

符号 main发现定义于 main.o

符号 some_func发现引用但未在 main.o 中定义

没有要链接的其他目标文件或库。 some_func最后是一个 undefined reference 。 错误 .