C++项目报错Undefined symbols for architecture x86_64

Question

用C++ OOP写数据结构的时候，运行的时候就提示

Undefined symbols for architecture x86_64:
  "AList<int>::AList(int)", referenced from:
      _main in main.cpp.o
ld: symbol(s) not found for architecture x86_64

部分代码如下（详细代码可以跳转到 GitHub仓库 进行查看）

• main.cpp内容如下：

  #include <iostream>
  #include "utils/ArrayList.h"
  
  int main() {
    auto *list = new AList<int>(10);
    list->append(1);
    cout << list->toString();
    return 0;
  }

• utils/ArrayList.h部分内容如下：

  #include "List.h"
  #include <iostream>
  using namespace std;
  
  const int DefaultSize = 10;
  
  template<typename E>
  class AList : public List<E> {
  public:
    explicit AList(int size);
  };

• utils/ArrayList.cpp部分内容如下：

  #include "ArrayList.h"
  template<typename E>
  AList<E>::AList(int size) {
    // 实现
  }

我也参照 StackOverflow 上的帖子进行了修改，但是所描述的内容就是：函数或方法声明需要添加在.h文件中，而不是.cpp文件中。

请问这个应该怎么解决？谢谢各位！

测试了一下，将实现代码放到 .h 文件中或者加上一句 #include "ArrayList.cpp" 就没问题了

Answer 1

简短的回答：用这个命令编译就行了 gcc main.cpp ArrayList.cpp -o program

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原因对程序编译过程有个基本了解就懂了。

从源码到二进制需要经过一系列步骤（别杠我）：

1. 预处理，#define 这些
2. 编译器内部对源码文本进行语法、语义分析
3. 从分析结果翻译成汇编或其他中间形式（比如LLVM IR）
4. 汇编成目标文件（.o或.obj），包含符号、导入导出、重定位等信息
5. 把多个目标文件、静态库（.a或.lib）、动态库（.dll/.so）链接、组装成可执行文件（.exe或.dll/.so）

你的代码里，main.cpp 引用了 ArrayList 相关函数，只#include了声明，这个情况下编译器认为这些函数在其他地方定义，不需要知道定义编译器也可以完成1-4步。

但是在第5步，你想要编译出一个可执行文件，编译器（准确说是链接器负责干这件事）必须找到 ArrayList 相关函数到底定义在哪儿，不然工作就没法干了。这一步必须告诉链接器所有要引用的符号应该在哪儿去找，也就是gcc -lxxx后面 -lxxx 这个参数干的事，告诉链接器去 xxx 这个库里找我引用的外部符号。

你的案例中，ArrayList 的相关函数定义显然不能在编译器默认链接的库里找到，毕竟这是你自己的东西。所以就必须告诉编译器，请把 main.cpp 和 ArrayList.cpp 一起处理，链接的时候记得到 ArrayList.cpp 里找我引用的函数。

于是编译命令就成了上面的样子。当然也可以用另一种形式：

gcc mian.cpp -c -o main.o
gcc ArrayList.cpp -c -o ArrayList.o
gcc main.o ArrayList.o -o program

这样就是分别编译好 main.o 和 ArrayList.o 两个目标文件，然后告诉 gcc 麻烦把这两个目标文件给链接成 program 可执行文件。

顺便一提 gcc 命令其实是一个驱动，真正编译和链接分别是 cc1plus 和 ld 干的。