C++链接器

Linking

Linking是C++从源码到执行二进制时的一个过程。它的主要工作是找到每个符号和函数的位置并且将它们链接在一起。当我们在多个C++文件中写代码，并且想要将这些文件链接到一个程序，这就是链接器的主要目的。

编译有两个阶段——编译和链接。在VS中，按下Ctrl + F7或者“编译”按钮，只有编译会发生，链接完全不会发生。当build项目或者按F5运行时它会编译然后链接。
下面的程序只有两个函数，没有主函数：

#include<iostream>void Log(const char* message)
{std::cout << message << std::endl;
}int Multiply(int a, int b)
{return a * b;
}

按下Ctrl+F7编译时不会产生任何报错行为。
但是如果Build项目，就会产生Linking错误，因为缺少程序入口（Main函数）：

注意：程序入口点不一定非得是Main函数（可以自行修改成别的，一般没人改），但是必须要有一个入口点。

编译器可能会遇到的一种链接错误（unresolved external symbol 未解决的外部符号）

当链接器找不到它需要的东西时，就会发生这种情况。
如下面的程序：
Log.cpp

#include<iostream>void Log(const char* message)
{std::cout << message << std::endl;
}

main.cpp

#include<iostream>void Log(const char* message);int Multiply(int a, int b)
{Log("Multiply");return a * b;
}int main()
{std::cout << Multiply(5, 8) << std::endl;return 0;
}

如果将Log.cpp文件中的函数名由Log改为Logr，重新编译，此时还会编译成功，因为在编译阶段没有链接，编译器做的只是检查能确保正确编译，由于在main.cpp中有Log()函数的声明，所以它坚信某处肯定存在一个Log()函数。
但是如果build整个项目，就会得到一个**LNK2019（unresolved external symbol）**的错误：

我们在Multiply()函数中调用了Log()函数，但是链接器找不到那个函数，所以它必须返回给我们一个错误。

此时如果在Multiply()函数中注释掉Log(“Multiply”)：
Log.cpp

int Multiply(int a, int b)
{//Log("Multiply");return a * b;
}

这样永远没人调用Log()函数，此时再重新Build，没有报错。
之所以不报错，是因为我们从未调用过Log()函数，所以linker不需要通过这个链接这个函数来调用Log()函数。
有趣的是，如果在Multiply()函数中保留Log(“Multiply”)，而在main()函数中注释掉Multiply(5, 8)：
main.cpp

#include<iostream>void Log(const char* message);int Multiply(int a, int b)
{Log("Multiply");return a * b;
}int main()
{//std::cout << Multiply(5, 8) << std::endl;return 0;
}

这样同样也没有调Log()函数,但是如果Build项目，会得到LNK2019（unresolved external symbol）的错误。
因为我们虽然没有在这个文件中使用Multiply()函数，技术上来讲不能保证我们在别的文件中也不调用它，所以Linker需要链接它。
如果我们有办法告诉编译器Multiply()函数只会在当前文件中使用，就可以消除这种linking的必要。
实现方法很简单：在Multiply()函数前面加一个static关键字：

static int Multiply(int a, int b)
{Log("Multiply");return a * b;
}

这意味着Multiply()函数只是为这个编译单元声明的，此处是main.cpp，这样子Multiply()函数就不会在别的文件中被调用，现在也没有在main.cpp中调用，所以此时build不会有任何linking错误。

static修饰函数时，表明该函数只在同一文件中调用

编译器可能会遇到的另一种链接错误（两个函数具有相同的函数名或者相同的签名）

当linker碰到这种问题，它不知道该link哪个函数，就会报错。
如：

#include<iostream>void Log(const char* message)
{std::cout << message << std::endl;
}void Log(const char* message)
{std::cout << message << std::endl;
}

当我们build项目时，会得到一个编译错误（C2084），因为重名的函数在一个文件中，可以被编译器察觉，所以这种情况会很容易被编译器发现并警告，不需要链接发生。
下面这种情况很危险，不容易被发现：
Log.h

void Log(const char* message)
{std::cout << message << std::endl;
}

Log.cpp

#include<iostream>
#include"log.h"void InitLog()
{Log("Initialized Log");
}

Main.cpp

#include<iostream>
#include"log.h"int Multiply(int a, int b)
{Log("Multiply");return a * b;
}int main()
{std::cout << Multiply(5, 8) << std::endl;return 0;
}

简单的说，就是现在既在main.cpp里调用Log()，也在log.cpp中调用Log()，现在build项目会出现LNK2005的错误，提示Log()已在log.obj中定义。但是我们明明只在log.h文件中定义了Log()，只有一个定义，为什么会这样呢？
原因归咎于#include，因为在include一个头文件时，编译器预处理会把头文件的全部内容粘贴在#include语句的位置，上面的写法实际上是把Log()函数的定义复制粘贴进log.cpp和main.cpp中。这也正是头文件里不能放函数定义，只放函数声明，最多放带有inline关键字的内联函数的原因。

解决上述问题的方法也不唯一
方法一：使用static关键字。对log.h进行修改，修改如下：
Log.h

static void Log(const char* message)
{std::cout << message << std::endl;
}

这样修改意味着对这个Log()函数链接时链接只应该发生在该文件内部，换句话说，当这个Log()函数被include在log.cpp和main.cpp时，只会对该文件内部有效，log.cpp和main.cpp会有自己版本的Log()函数，对其他任何obj都是不可见的。

方法二，使用inline关键字。对log.h进行修改，修改如下：
Log.h

inline void Log(const char* message)
{std::cout << message << std::endl;
}

inline的意思是直接把函数的身体拿来取代调用。这样写相当于把log.cpp变成了如下形式：
Log.cpp

#include<iostream>
#include"log.h"void InitLog()
{std::cout << "Initialized Log" << std::endl;
}

方法三：将Log()函数的定义移动到一个编译单元中，log.h里面只放声明。这也是大多数情况下会做的方法。
Log.h

void Log(const char* message);

Log.cpp

#include<iostream>
#include"log.h"void Log(const char* message)
{std::cout << message << std::endl;
}
void InitLog()
{Log("Initialized Log");
}

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