为什么使用共享库时对象和库的顺序不影响链接？

Question

我有以下源代码：

• foo.h

  void foo();
  

• foo.cpp

  #include "foo.h"
  #include <iostream>
  
  void foo(){
      std::cout << "This is foo" << std::endl;
  }
  

• main.cpp:

  #include "foo.h"
  
  int main(){
      foo();
  
      return 0;
  }
  

然后我运行以下命令来生成 foo.cpp 的静态和共享版本：

g++ -c -fPIC foo.cpp
ar rvs libfoo.a foo.o
g++ -shared -o libfoo.so foo.o
g++ -c main.cpp

如果我尝试使用静态 libfoo.a 和 main.o 生成可执行文件，则目标文件和库文件的顺序很重要：

g++ main.o libfoo.a -o main  # works
g++ libfoo.a main.o -o main  # fails with undefined references to `foo()`

正如this post 中所述，顺序很重要。

但是，如果我尝试使用共享的 libfoo.so 和 main.o 构建可执行文件，则目标文件和库文件的顺序不再重要：

g++ main.o libfoo.so -o main   # works
g++ libfoo.so main.o -o main   # also works without errors

这是否意味着当我们链接目标文件和共享库时顺序并不重要？或者这只是一个特例或我不知道的巧合？

以上代码和命令在以下平台测试：

• Linux：CentOS 7.4
• gcc：7.3.1 或 4.8.5（均已测试）

Answer 1

正如本文所述，顺序很重要。

更详细的解释是here。

顺序对于传统 UNIX 链接器很重要，但最近 LLD 决定打破传统，在存档库中记录符号的可用性，即使它们没有立即被引用。

目前在 Linux 上可以使用三种不同的链接器：原始 BFD 链接器、Gold 链接器（大约 2008 年）和 LLD（大约 2019 年）。

使用“正确”的顺序对所有三个都成功（自然）。

使用“错误”的顺序：g++ libfoo.a main.o 使用 BFD 和 Gold 失败，但使用 LLD 成功：

g++ libfoo.a main.o -fuse-ld=lld && echo $?
0

但是，如果我尝试使用共享的 libfoo.so 和 main.o 构建可执行文件，那么目标文件和库文件的顺序就不再重要了

无关紧要的原因是链接器对待.so 的方式与对待.o 的方式类似。特别是，没有必要“抽出”.so 的一部分——你会得到整个.so（就像你使用foo.o 时所做的那样¹）

所以当你链接g++ libfoo.so main.o时，这个链接几乎等同于使用g++ foo.o main.o，并且前一个命令中的顺序无关紧要，原因相同后一个命令。

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¹尽管使用-ffunction-sections 构建并使用--gc-sections。

Answer 2

因为在第二种情况下不需要强符号名称解析。在 ELF 解释期间，即在您运行程序时，会查找和解析共享对象中的符号。