强符号 弱符号

本文的主要内容包括符号指的是什么为什么要存在强符号,弱符号,什么是强引用、弱引用,它们的作用是什么?最后介绍链接器的COMMON块机制(Common Block)。

一、符号----链接的接口:

在链接过程这种,目标文件之间相互拼合实际上是目标文件之间对地址的引用,即对函数和变量地址的引用。在链接中,我们将函数和变量统称为符号(Symbol),函数名或变量名就是符号名(Symbol Name)。符号值(Symbol Value)就是变量或者函数的地址。

强符号 强引用 弱符号 弱引用

对C++来说,编译器默认函数和初始化了的全局变量称为强符号,未初始化的全局变量为弱符号。

连接器处理符号准则

1. 不允许强符号被多次定义,否则报错

2.  如果一个符号在某个目标文件中为强符号,其他目标文件为弱符号,那么选择强符号

3. 如果一个符号在所有目标文件中都为弱符号,那么选择其中占用空间最大的

二、强引用:连接器对外部目标文件的符号引用在目标文件链接成可执行文件时,若未找到该符号定义,链接器报未定义错误,成为强引用

弱引用:与强引用想对,弱符号未定义,连接器对于该引用不报错

引入它们的作用

1. 库中定义的弱符号可以被用户定义的强符号覆盖,从而使程序可以使用自定义版本的库函数

2. 使得程序更容易加载和组合(程序可以对某些扩展功能模块的引用定义为弱引用,当我们将扩展模块与程序链接在一起时,功能模块就可以正常使用,如果我们去掉某些功能模块,那么程序也可以正常链接,比如Linux编译时的-lpthread选项,可选择支持多线程or单线程)

三、COMMON块

前面提到了强符号和弱符号,符号的定义是允许出现在多个目标文件的,那么连接器是如何处理一下情况的呢

COMMOM块引入的原因:编译器和连接器允许不同类型的弱符号存在,但是连接器不支持符号类型,即连接器无法判断各个符号的类型是否一致!以下是COMMON块处理机制

1. 两个或两个以上强符号类型不一致

链接器:非法定义,报错

2. 一个强符号,其他为弱符号

连接器:输出结果中符号所占的空间与强符号所占的强符号相同,如果弱符号的空间大小大于强符号,那么连接器给出警告

3. 两个或者两个以上弱符号的类型不同

连接器:以输入文件中最大的那个符号为准!



### 符号符号的定义 在 C/C++ 编程中,**符号(Strong Symbol)** 和 **符号(Weak Symbol)** 是链接器处理符号时的概念。通常,函数和已初始化的全局变量被视为符号,而未初始化的全局变量则被视为符号[^1]。例如: ```c int strong = 1; // 符号 int weak; // 符号 ``` 通过使用 `__attribute__((weak))`,可以将原本是符号符号显式标记为符号。这允许在同一程序中存在多个相同名称的定义,而不会导致链接错误。 --- ### 如何区分符号符号 在实际编程中,可以通过以下方式区分符号符号: - **查看源代码中的定义**:如果一个函数或变量被声明为 `__attribute__((weak))`,那么它是一个符号。 - **使用工具检查符号表**:通过运行 `nm` 工具并带有 `-g` 参数,可以列出当前目标文件或库中的所有符号,并识别哪些是符号、哪些是符号。例如: ```bash nm -g my_program.o ``` 输出可能类似于: ``` 0000000000000000 T _InitCocoaFW 0000000000000000 W _addNumbers ``` 其中,`T` 表示符号,`W` 表示符号[^2]。 --- ### 使用 `__weak` 关键字的注意事项 在使用 `__weak` 或等效的 `__attribute__((weak))` 时,需要注意以下几点: 1. **编译器兼容性**:并非所有编译器都支持 `__weak`。例如,在 GCC 和 Clang 中可以使用 `__attribute__((weak))`,而在 MSVC 中没有直接对应的关键字。为了提高可移植性,可以使用宏定义来抽象这一差异: ```c #ifdef _WIN32 #define WEAK #else #define WEAK __attribute__((weak)) #endif void WEAK greet(void) { printf("Hello from default implementation!\n"); } ``` 2. **确保一致性**:如果多个源文件中定义了相同的函数,则应确保它们都被声明为符号,以避免链接错误。否则,链接器会报告多重定义错误。 3. **优先选择符号**:当一个符号同时存在定义和定义时,链接器会选择定义。这意味着,即使提供了多个定义,最终只会有一个生效;如果有至少一个定义,则定义将被忽略[^1]。 4. **调试验证**:在开发过程中,建议使用 `nm` 工具检查生成的目标文件,确认预期的符号是否确实被标记为符号。 --- ### 示例代码 以下是一个简单的示例,展示如何使用 `__weak` 来避免函数重复定义错误: ```c #include <stdio.h> // 符号定义 void __attribute__((weak)) greet(void) { printf("Hello from default implementation!\n"); } int main() { greet(); // 调用可能被覆盖的符号函数 return 0; } ``` 在另一个源文件中,你可以提供一个定义来覆盖默认实现: ```c #include <stdio.h> // 符号定义 void greet(void) { printf("Hello from custom implementation!\n"); } ``` 通过这种方式,即使存在多个 `greet()` 函数定义,只要有一个是符号,就不会触发链接错误。 --- ### 相关问题 1. 在何种情况下应该使用符号而不是静态函数? 2. 不同编译器对符号的支持有何差异? 3. 如何检测某个函数是否已经被声明为符号
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