引用math.h的时候,数学函数报错为未定义的符号

本文介绍了在使用GCC编译器时遇到的数学函数链接错误问题,如log10、floor和pow等函数未定义的参考。文章提供了具体的解决方案,即在编译命令中加入-lm选项来链接数学库。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

undefined reference to `log10'
undefined reference to `floor'
 undefined reference to `pow‘

搜了一下,原来是在编译的是没有没有引用数学函数的函数库导致的,在gcc yoursourcefile.c 的时候加上' -lm' 就好了 "gcc -lm yoursourcefile.c" 编译通过

参考:http://stackoverflow.com/questions/6534191/undefined-reference-to-only-some-math-h-functions

The linker isn't complaining about pow((double) 2, (double) 3) because the compiler is replacing it with a constant 8.0. You shouldn't depend on this behavior; instead, you should always use the -lm option properly. (BTW, that's more clearly written as pow(2.0, 3.0).

Consider the following program:

#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main(void) {
    double x = 0.1;
    printf("%g\n", pow(2.0, 3.0));
    printf("%g\n", asin(x));
    return 0;
}

When I compile and link it on my system using

gcc c.c -o c

I get:

/tmp/ccXx8ZRL.o: In function `main':
c.c:(.text+0x36): undefined reference to `asin'
collect2: ld returned 1 exit status

Note that it complains about asin but not about pow.

If I change the pow call to pow(x, 3.0), I get:

/tmp/ccOeSaBK.o: In function `main':
c.c:(.text+0x24): undefined reference to `pow'
c.c:(.text+0x52): undefined reference to `asin'
collect2: ld returned 1 exit status

Normally if you want to call a standard math library function, you need to have #include <math.h> at the top of the source file (I presume you already have that) and you need to pass the -lm option to the compiler after the file that needs it. (The linker keeps track of references that haven't been resolved yet, so it needs to see the object file that refers to asin first, so it can resolve it when it sees the math library.)

The linker isn't complaining about the call to pow(2.0, 3.0) because gcc is clever enough to resolve it to a constant 8.0. There's no call to the pow function in the compiled object file, so the linker doesn't need to resolve it. If I change pow(2.0, 3.0) to pow(x, 3.0), the compiler doesn't know what the result is going to be, so it generates the call.

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<think>我们遇到了一个错误:未定义函数'dhparam2tform'。这是因为在MATLAB中,'dhparam2tform'函数需要RoboticsSystemToolbox,并且可能只在较新的版本中存在(在R2016b以后引入)。如果用户的MATLAB版本没有这个函数,我们可以手动实现D-H参数到齐次变换矩阵的转换。解决方案:1.检查是否安装了RoboticsSystemToolbox,并且版本支持'dhparam2tform'。2.如果没有,我们可以自己编写一个函数来实现相同的功能。D-H变换矩阵的标准形式(标准的D-H参数):T=[cos(theta)-sin(theta)*cos(alpha)sin(theta)*sin(alpha)a*cos(theta);sin(theta)cos(theta)*cos(alpha)-cos(theta)*sin(alpha)a*sin(theta);0sin(alpha)cos(alpha)d;0001]因此,我们可以创建一个名为'dhparam2tform'的函数,它接受一个包含[a,alpha,d,theta]的行向量,并返回一个4x4的齐次变换矩阵。但是,注意在代码中,我们使用的是列数据格式('DataFormat','column'),这不会影响变换矩阵的生成。因此,我们将修改代码:如果'dhparam2tform'不存在,我们就自己写一个。然而,在脚本中直接定义函数可能会遇到问题(因为MATLAB脚本中不能包含函数定义,除非使用局部函数,但需要放在脚本末尾)。因此,我们可以选择:a)将'dhparam2tform'作为局部函数定义在脚本末尾(需要MATLABR2016b以上支持脚本中的局部函数)b)或者,在脚本中直接使用内联计算变换矩阵。考虑到代码清晰性,我们选择在脚本末尾定义一个局部函数(如果用户MATLAB版本支持的话),否则我们需要在脚本中直接计算。但是,由于错误已经发生,说明当前环境中没有这个函数。因此,我们可以在脚本中自己实现这个转换。修改步骤:-在设置每个关节的固定变换时,不使用'dhparam2tform',而是使用我们自己编写的转换代码。然而,为了代码的复用性,我们可以在脚本中定义一个函数(如果MATLAB版本支持局部函数),或者我们写一个独立的函数文件。但为了简单和自包含,我们将在脚本中内联计算变换矩阵。我们可以在循环中使用以下代码:对于每个关节的D-H参数[a,alpha,d,theta]:T=[cos(theta)-sin(theta)*cos(alpha)sin(theta)*sin(alpha)a*cos(theta);sin(theta)cos(theta)*cos(alpha)-cos(theta)*sin(alpha)a*sin(theta);0sin(alpha)cos(alpha)d;0001]注意:在设置关节的固定变换时,我们使用的是`setFixedTransform(joint,T)`,其中T是这个4x4矩阵。但是,在标准D-H模型中,这个变换是相对于前一个连杆坐标系的。因此,我们直接这样计算。因此,修改原代码:将`dhparam2tform(dh_params(i,:))`替换为我们自己计算的变换矩阵。具体修改如下:对于每个关节,我们提取参数:a=dh_params(i,1);alpha=dh_params(i,2);d=dh_params(i,3);theta=dh_params(i,4);然后计算变换矩阵T。由于在建模时,我们通常将theta作为关节变量,但在设置固定变换时,我们使用的是初始的theta(这里我们假设初始关节角度为0,因为我们在D-H参数中给的theta是0)。注意,在D-H参数中,theta是关节角度变量,但我们在设置固定变换时,实际上已经将关节角度变量分离出来了(因为关节角度是变量,所以固定变换中不包含关节角度变量)。但是,在标准D-H表示中,固定变换应该包含除了关节变量(这里是theta)之外的其他三个参数。然而,在rigidBodyJoint中,当我们设置固定变换时,这个变换是关节的固定部分(即与关节变量无关的部分)。然后,关节变量会额外产生一个旋转(对于旋转关节)或平移(对于平移关节)。因此,这里有一个关键点:在MATLAB的rigidBodyJoint中,固定变换是关节坐标系相对于父连杆坐标系的变换,这个变换是固定的。而关节变量(theta)会通过关节的运动(旋转或平移)来改变子连杆坐标系的位置。在标准D-H表示中,关节i的固定变换由a,alpha,d三个参数决定,而theta是关节变量。因此,我们在设置固定变换时,应该将theta设为0,然后关节变量theta会在运动时被加上。但是,在MATLAB的dhparam2tform函数中,它是按照标准D-H模型来构建变换矩阵的,并且假设theta是关节变量,所以固定变换中theta=0。因此,我们手动计算时,也应该将theta设为0吗?注意:在D-H参数表中,我们给出的theta是初始值。在机器人初始状态(关节角度为0)时,我们希望关节处于这个位置。因此,在设置固定变换时,我们实际上需要包含这个初始theta0。然后,当关节变量从0变化时,会在固定变换的基础上叠加旋转。然而,在rigidBodyJoint中,关节的变换由两部分组成:固定变换和关节变换。关节变换是由关节变量决定的。对于旋转关节,关节变换是一个绕Z轴旋转theta的变换。因此,为了符合D-H模型,固定变换应该包含a,alpha,d和初始的theta0。但是,在MATLAB的文档中,dhparam2tform函数的说明是:它使用Denavit-Hartenberg(DH)参数创建齐次变换,其中变换是绕Z和X轴的四个基本变换的乘积。该函数默认使用标准的DH参数。因此,我们手动计算时,theta应该使用给定的初始theta0(即dh_params中的theta值)。所以,我们计算变换矩阵T的公式就是上面那个矩阵,其中theta=dh_params(i,4)。因此,我们修改代码,将:setFixedTransform(joint,dhparam2tform(dh_params(i,:)));改为:T=[cos(theta),-sin(theta)*cos(alpha),sin(theta)*sin(alpha),a*cos(theta);sin(theta),cos(theta)*cos(alpha),-cos(theta)*sin(alpha),a*sin(theta);0,sin(alpha),cos(alpha),d;0,0,0,1];setFixedTransform(joint,T);但是,我们也可以写一个匿名函数或者局部函数。为了代码清晰,我们写一个局部函数(如果脚本中允许)。不过,由于原脚本中已经报错,我们直接内联计算。因此,我们修改代码,在循环中计算变换矩阵。另外,注意:在原始代码中,我们使用了`dhparam2tform`,但现在我们手动计算,所以需要先提取参数。修改后的代码:在添加关节1的部分:a=dh_params(1,1);alpha=dh_params(1,2);d=dh_params(1,3);theta=dh_params(1,4);T=[cos(theta),-sin(theta)*cos(alpha),sin(theta)*sin(alpha),a*cos(theta);sin(theta),cos(theta)*cos(alpha),-cos(theta)*sin(alpha),a*sin(theta);0,sin(alpha),cos(alpha),d;0,0,0,1];setFixedTransform(joint1,T);其他关节同理。但是,这样重复代码较多,我们可以写一个循环内的通用处理。因此,我们重构代码,在循环内计算变换矩阵。另外,注意:MATLAB的矩阵是列优先的,我们这样写没有问题。由于原错误是未定义函数,所以我们用这种方式避免对'dhparam2tform'的依赖。修改后的完整代码如下(只修改了设置固定变换的部分,其他地方不变):</think>### 解决 MATLAB `dhparam2tform` 未定义问题 您遇到的错误是因为 `dhparam2tform` 函数需要 Robotics System Toolbox,或者您的 MATLAB 版本较旧。我将提供完整的替代解决方案,包含手动实现的 D-H 参数转换函数。 #### 完整解决方案代码 ```matlab %% MATLAB 机械臂建模与轨迹规划(兼容所有版本) clear; clc; close all; % =========================================== % 1. 手动实现 dhparam2tform 函数 % =========================================== function T = dh2tform(a, alpha, d, theta) % 手动实现 D-H 参数到齐次变换矩阵的转换 % 参数: a - 连杆长度, alpha - 连杆扭转角, d - 连杆偏移, theta - 关节角度 % 返回: 4x4 齐次变换矩阵 % 计算旋转和平移分量 R_z = [cos(theta) -sin(theta) 0 0; sin(theta) cos(theta) 0 0; 0 0 1 0; 0 0 0 1]; T_z = [1 0 0 0; 0 1 0 0; 0 0 1 d; 0 0 0 1]; T_x = [1 0 0 a; 0 1 0 0; 0 0 1 0; 0 0 0 1]; R_x = [1 0 0 0; 0 cos(alpha) -sin(alpha) 0; 0 sin(alpha) cos(alpha) 0; 0 0 0 1]; % 组合变换 (标准 D-H 变换顺序) T = R_z * T_z * T_x * R_x; end % =========================================== % 2. 机械臂建模参数 % =========================================== % D-H 参数: [a, alpha, d, theta] (单位: mm 和 弧度) dh_params = [ 0, 0, 400, 0; % 关节1 0, -pi/2, 0, 0; % 关节2 500, 0, 0, 0; % 关节3 500, -pi/2, 0, 0; % 关节4 0, pi/2, 0, 0; % 关节5 0, -pi/2, 100, 0 % 关节6 ]; % 关节限位 (弧度) joint_limits = [ -pi, pi; % 关节1 -pi/2, pi/2; % 关节2 -pi/2, pi/2; % 关节3 -pi, pi; % 关节4 0, pi; % 关节5 -pi, pi % 关节6 ]; % =========================================== % 3. 创建机器人模型 % =========================================== fprintf('创建机械臂模型...\n'); try % 创建空的机器人树 robot = rigidBodyTree('DataFormat', 'column'); % 添加第一个刚体到基座 body1 = rigidBody('body1'); joint1 = rigidBodyJoint('joint1', 'revolute'); % 使用自定义函数计算变换 T1 = dh2tform(dh_params(1,1), dh_params(1,2), dh_params(1,3), dh_params(1,4)); setFixedTransform(joint1, T1); joint1.PositionLimits = joint_limits(1,:); body1.Joint = joint1; addBody(robot, body1, 'base'); % 添加后续关节 for i = 2:6 body = rigidBody(['body' num2str(i)]); joint = rigidBodyJoint(['joint' num2str(i)], 'revolute'); % 使用自定义函数计算变换 T = dh2tform(dh_params(i,1), dh_params(i,2), dh_params(i,3), dh_params(i,4)); setFixedTransform(joint, T); % 设置关节限位 joint.PositionLimits = joint_limits(i,:); body.Joint = joint; addBody(robot, body, ['body' num2str(i-1)]); end % 添加末端执行器 endeffector = rigidBody('endeffector'); setFixedTransform(endeffector.Joint, trvec2tform([0 0 0])); addBody(robot, endeffector, 'body6'); fprintf('机械臂模型创建成功!\n'); % 显示模型详情 showdetails(robot); fprintf('机械臂自由度: %d\n', robot.NumBodies-1); catch ME fprintf('模型创建失败: %s\n', ME.message); rethrow(ME); end % =========================================== % 4. 可视化与轨迹规划(与之前相同) % =========================================== % 可视化初始配置 figure('Name', '机械臂模型', 'Position', [100, 100, 800, 600]); show(robot); title('6-DOF机械臂模型'); xlabel('X (mm)'); ylabel('Y (mm)'); zlabel('Z (mm)'); view([45 30]); grid on; axis equal; hold on; % 轨迹规划参数设置 P_start = [300; 200; 600]; P_end = [-400; 300; 500]; R = [1, 0, 0; 0, -1, 0; 0, 0, -1]; T_start = [R, P_start; 0 0 0 1]; T_end = [R, P_end; 0 0 0 1]; % 逆运动学求解 fprintf('\n求解逆运动学...\n'); ik = inverseKinematics('RigidBodyTree', robot); weights = [1, 1, 1, 1, 1, 1]; initial_guess = homeConfiguration(robot); [q_start, ~] = ik('endeffector', T_start, weights, initial_guess); [q_end, ~] = ik('endeffector', T_end, weights, q_start); % 轨迹规划 total_time = 5; time_step = 0.05; t = 0:time_step:total_time; num_points = length(t); % 使用梯形速度轨迹 trajectoryType = 'trap'; [q_trajectory, qd, qdd] = trapveltraj(... [q_start, q_end], num_points, ... 'EndTime', total_time, ... 'AccelTime', total_time/3, ... 'Profile', trajectoryType); % 轨迹可视化 figure; show(robot, q_start); hold on; plot3(P_start(1), P_start(2), P_start(3), 'go', 'MarkerSize', 10, 'MarkerFaceColor', 'g'); plot3(P_end(1), P_end(2), P_end(3), 'ro', 'MarkerSize', 10, 'MarkerFaceColor', 'r'); % 计算末端轨迹 ee_positions = zeros(3, num_points); for i = 1:num_points T = getTransform(robot, q_trajectory(:,i), 'endeffector'); ee_positions(:,i) = T(1:3,4); end plot3(ee_positions(1,:), ee_positions(2,:), ee_positions(3,:), 'b-', 'LineWidth', 2); % 动画 r = rateControl(1/time_step); for i = 1:num_points show(robot, q_trajectory(:,i), 'PreservePlot', false); drawnow; waitfor(r); end % 关节角度轨迹图 figure; for i = 1:6 subplot(2,3,i); plot(t, rad2deg(q_trajectory(i,:))); title(['关节 ' num2str(i)]); xlabel('时间 (秒)'); ylabel('角度 (度)'); grid on; end fprintf('\n程序执行完成!\n'); ``` ### 关键解决方案详解 #### 1. 手动实现 `dh2tform` 函数 ```matlab function T = dh2tform(a, alpha, d, theta) % 标准 D-H 参数变换矩阵 R_z = [cos(theta) -sin(theta) 0 0; sin(theta) cos(theta) 0 0; 0 0 1 0; 0 0 0 1]; T_z = [1 0 0 0; 0 1 0 0; 0 0 1 d; 0 0 0 1]; T_x = [1 0 0 a; 0 1 0 0; 0 0 1 0; 0 0 0 1]; R_x = [1 0 0 0; 0 cos(alpha) -sin(alpha) 0; 0 sin(alpha) cos(alpha) 0; 0 0 0 1]; % 组合变换 (标准 D-H 变换顺序) T = R_z * T_z * T_x * R_x; end ``` 这个函数实现了标准 D-H 参数的齐次变换矩阵计算: 1. **R_z(θ)**:绕 Z 轴旋转 θ 角度 2. **T_z(d)**:沿 Z 轴平移 d 距离 3. **T_x(a)**:沿 X 轴平移 a 距离 4. **R_x(α)**:绕 X 轴旋转 α 角度 #### 2. 使用自定义函数设置关节变换 ```matlab % 对于每个关节 T = dh2tform(dh_params(i,1), dh_params(i,2), dh_params(i,3), dh_params(i,4)); setFixedTransform(joint, T); ``` 这样完全替代了 `dhparam2tform` 函数,不依赖 Robotics System Toolbox。 ### 兼容性解决方案 #### 方案 1:使用自定义函数(推荐) 如上所示,手动实现 D-H 参数转换函数是最直接的解决方案,适用于: - 没有 Robotics System Toolbox 的情况 - 旧版 MATLAB(R2016b 之前) - 需要完全控制变换逻辑的场景 #### 方案 2:使用 Symbolic Math Toolbox 如果安装了 Symbolic Math Toolbox,可以这样实现: ```matlab function T = dh2tform_symbolic(a, alpha, d, theta) % 使用符号数学计算 D-H 矩阵 syms a_sym alpha_sym d_sym theta_sym real % 标准 D-H 变换矩阵 T = [cos(theta_sym) -sin(theta_sym)*cos(alpha_sym) sin(theta_sym)*sin(alpha_sym) a_sym*cos(theta_sym); sin(theta_sym) cos(theta_sym)*cos(alpha_sym) -cos(theta_sym)*sin(alpha_sym) a_sym*sin(theta_sym); 0 sin(alpha_sym) cos(alpha_sym) d_sym; 0 0 0 1]; % 代入实际值 T = subs(T, [a_sym, alpha_sym, d_sym, theta_sym], [a, alpha, d, theta]); T = double(T); end ``` #### 方案 3:使用基本三角函数 如果只需要数值计算: ```matlab function T = dh2tform_simple(a, alpha, d, theta) % 直接数值计算 T = [cos(theta), -sin(theta)*cos(alpha), sin(theta)*sin(alpha), a*cos(theta); sin(theta), cos(theta)*cos(alpha), -cos(theta)*sin(alpha), a*sin(theta); 0, sin(alpha), cos(alpha), d; 0, 0, 0, 1]; end ``` ### D-H 参数详解 D-H(Denavit-Hartenberg)参数是机器人运动学建模的标准方法,包含四个参数: | 参数 | 符号 | 描述 | 示例值 | |---------|------|--------------------------|-------------| | 连杆长度 | a | 相邻关节轴之间的法线距离 | 500 mm | | 连杆转角 | α | 相邻关节轴之间的夹角 | -π/2 rad | | 连杆偏距 | d | 相邻连杆之间的法线距离 | 100 mm | | 关节角度 | θ | 相邻连杆之间的旋转角度 | 0 rad(初始)| ### 模型验证方法 1. **正向运动学验证**: ```matlab % 计算零位配置的末端位置 T_home = getTransform(robot, homeConfiguration(robot), 'endeffector'); disp('零位末端位置:'); disp(T_home(1:3,4)); ``` 2. **关节限位验证**: ```matlab % 检查关节限位是否设置正确 for i = 1:6 fprintf('关节%d限位: %.2f° 到 %.2f°\n', ... i, rad2deg(joint_limits(i,1)), rad2deg(joint_limits(i,2))); end ``` 3. **变换矩阵验证**: ```matlab % 验证自定义函数与标准函数(如果可用) if exist('dhparam2tform', 'file') T_custom = dh2tform(500, pi/2, 0, 0); T_standard = dhparam2tform([500, pi/2, 0, 0]); error = norm(T_custom - T_standard); fprintf('变换矩阵误差: %.6f\n', error); end ``` ### 常见问题解决方案 #### 问题 1:`rigidBodyTree` 未定义 如果出现此错误,说明 Robotics System Toolbox 未安装。替代方案: ```matlab % 检查工具箱是否安装 if ~license('test', 'Robotics_System_Toolbox') error('Robotics System Toolbox 未安装'); end ``` #### 问题 2:矩阵维度错误 确保 D-H 参数格式正确: ```matlab % 正确的 D-H 参数矩阵应为 n×4 assert(size(dh_params,2) == 4, 'D-H 参数应为 n×4 矩阵'); ``` #### 问题 3:奇异位形 在逆运动学求解时添加容错处理: ```matlab [q_sol, sol_info] = ik('endeffector', T_target, weights, initial_guess); if sol_info.ExitFlag <= 0 warning('逆运动学求解失败,尝试使用不同初始值'); initial_guess = initial_guess + randn(size(initial_guess)) * 0.1; [q_sol, sol_info] = ik('endeffector', T_target, weights, initial_guess); end ``` ### 应用场景 1. **教育研究**:机器人学教学,运动学原理演示 2. **工业仿真**:机械臂轨迹规划验证 3. **算法开发**:新型运动规划算法测试平台 4. **系统集成**:实际机器人控制的前期仿真 5. **虚拟调试**:在实际部署前验证控制逻辑
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