标准 C++ 库链接

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));
}

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

/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出现这个错误？我认为标准 c++ 库自动链接到我的二进制文件ld链接器。包含头文件和仅声明我需要显式使用的函数之间有什么区别。

作为 C++ 中的一般规则，手动声明库函数（例如atof().

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，有些旧的编译器是，我不能真正代表最新的编译器）。这就是为什么我们将 C 描述为“弱类型”语言，而 C++ 是一种更“强类型”的语言。

另一个复杂之处是编译器执行“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 编译器执行的名称修改可能与 C++ 编译器完全不同。标准库版本atof()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，但这足以继续下去。

最安全的想法是只包含适当的标头。

#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

1. 调用约定

当调用函数时，调用约定 http://en.wikipedia.org/wiki/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 http://msdn.microsoft.com/en-us/library/zkwh89ks.aspx and __stdcall http://msdn.microsoft.com/en-us/library/zxk0tw93.aspx，但还存在许多其他的。

考虑以下：

/* -- 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，这可能会编译和链接正常。功能f()期望其参数为 __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++ 链接器有点复杂，所以它可能会生成像您看到的那样的错误。大多数人都会同意这是一个更好的结果。

2 名称修改

名称修改 http://en.wikipedia.org/wiki/Name_mangling（或名称装饰）是编译器向object名称给链接器一些提示。一个object可能是一个函数或一个变量。允许函数重载的语言（如 C++ 和 Java）必须执行类似的操作，以便链接器能够区分同名的不同函数之间的区别。 例如

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