c++学习笔记(1)-符号重定义

1、引言

符号重定义（Symbol Redefinition）指的是在同一个作用域内多次定义同名标识符（包括变量、函数、类等）。符号重定义错误通常包括预处理期符号重定义，编译期符号重定义，链接期符号重定义，以及运行期符号重定义。

2、符号重定义场景

2.1、同名宏

如果在多个地方重复定义同一个宏，则会在预处理阶段导致符号重定义错误。

//file1.h
#define MAX 100//file2.h
#define MAX 50//main.c
#include "file1.h"
#include "file2.h"
int main() {return 0;
}

在这个例子中，当编译器编译 main.c 时，会发现 MAX 宏在两个头文件中都被定义了，从而导致符号重定义错误。

2.2、名称冲突

同一作用域或不同作用域内出现了相同的符号名定义，会造成编译期错误。下面是一个C++示例代码，演示了编译期符号重定义错误：

#include <iostream>
int value = 3;
int value = 5;// 错误：value重定义int main()
{std::cout << value << std::endl; return 0;
}

在上述代码中，我们在同一作用域中定义了两个名为value的变量，这会导致编译器无法确定应该取哪个变量的值，所以会在编译期间报错，提示符号重定义的问题。

2.3、头文件多重包含

头文件多重包含的问题是这样产生的：当一个源文件包含多个头文件时，某个头文件可能会包含一个已经包含过的头文件，导致同一个函数或变量的定义被重复包含。下面是一个示例，展示了多重包含相同的头文件引起重定义的错误：

//add.h文件
int add(int a,int b){return a+b;
}//printAdd.h文件
#include<iostream>
#include"add.h>
void printAdd(int a,int b){std::cout<<add(a,b)<<std::endl;
}//main.cpp文件
#include"printAdd.h"
#include"add.h"  //符号重定义
int main(){printAdd(1,2);
}

上述代码中，add.h文件在main.cpp内被2次包含，这就导致add()函数发生两次定义，所以会在编译期间报错，提示符号重定义的问题。

2.4、链接错误

链接重定义错误是一种常见的链接错误，通常是由于多个编译单元中出现了相同的符号定义而导致的。这种错误会在链接时被检测到，表示无法解析符号引用，因为有多个定义存在。

//a.h
int getValue();
//a.cpp
int getValue(){return 0;};//b.h
int helgetValuelo();
//b.cpp
int getValue(){return 1;}

我们将a.cpp和 b.cpp 分别编译为目标文件a.o和b.o，并尝试将其链接到一起，会导致符号重定义错误。

2.5、运行期符号重定义

符号重定义错误通常是在编译期间被检测到的，而不是在运行时。然而，有些情况下可能会在运行时发生符号重定义错误。例如，在动态链接库或共享对象中，函数或变量可以在运行时加载和卸载。如果在两个动态链接库中定义了相同名称的函数或变量，它们可能会导致符号重定义错误。

3、符号重定义机制

c++ 采用单文件编译，在编译期间将这些文件单独编译成目标文件，然后通过链接器将它们组合成一个可执行文件。编译器在把单个源码文件编译成目标文件过程中，会检测源码中的同名符号，从而发现预处理期符号重定义，编译期符号重定义的错误。目标文件格式如下：
目标文件头ELF Header内存放有符号信息，把多个目标文件链接到一起的时候，若发现文件头内有同名符号，就会报链接期符号重定义错误。接下来看一下符号表结构：