未定義シンボル

すべての入力ファイルを読み取り、シンボル解決がすべて完了すると、リンカーは、シンボル定義に結合されていないシンボル参照の内部シンボルテーブルを検索します。これらのシンボル参照は、未定義シンボルと呼ばれます。未定義シンボルがリンク編集処理に及ぼす影響は、生成される出力ファイルのタイプや、シンボルのタイプによって異なります。

実行可能ファイルの作成

リンカーが実行可能出力ファイルを生成する際のデフォルト動作は、「未定義のままのシンボルが存在するかぎり、適切なエラーメッセージを出力して処理を終了する」というものです。次のように、再配置可能オブジェクト内のシンボル参照が、シンボル定義と絶対に一致しない場合に、シンボルは定義されないままの状態になります。

$ cat main.c
extern int foo();

int main()
{
        return (foo());
}
$ cc -o prog main.c
Undefined           first referenced
 symbol                 in file
foo                     main.o
ld: fatal: Symbol referencing errors. No output written to prog

同様に、共有オブジェクトを使って動的実行可能ファイルを作成する場合、未解決のままのシンボル定義が存在していると、未定義シンボルエラーが発生します。

$ cat foo.c
extern int bar;
int foo()
{
        return (bar);
}

$ cc -o libfoo.so -G -K pic foo.c
$ cc -o prog main.c -L. -lfoo
Undefined           first referenced
 symbol                 in file
bar                     ./libfoo.so
ld: fatal: Symbol referencing errors. No output written to prog

前の例のように未定義シンボルを許可するには、リンカーの -z nodefs オプションを使用して、デフォルトエラー条件を抑制します。

-z nodefs オプションを使用する場合は、注意が必要です。処理の実行中に使用できないシンボル参照が要求されると、重大な実行時再配置エラーが発生します。このエラーは、アプリケーションをはじめて実行およびテストした際に検出される場合があります。しかし、実行パスがより複雑であるとエラー状態の検出に時間がかかり、時間とコストが浪費される場合があります。

シンボルは、再配置可能オブジェクト内のシンボル参照が、暗黙の内に定義された共有オブジェクト内のシンボル定義に結合されている場合にも、未定義シンボルのままになる場合があります。たとえば、上記の例で使用したファイル main.c および foo.c に次のように続く場合です。

$ cat bar.c
int bar = 1;

$ cc -o libbar.so -R. -G -K pic bar.c -L. -lfoo
$ ldd libbar.so
        libfoo.so =>     ./libfoo.so

$ cc -o prog main.c -L. -lbar
Undefined           first referenced
 symbol                 in file
foo                     main.o  (symbol belongs to implicit \
                        dependency ./libfoo.so)
ld: fatal: Symbol referencing errors. No output written to prog

prog は、libbar.so に対する「明示的」な参照に基づいて構築されます。libbar.so は、libfoo.so に依存しています。したがって、libfoo.so への暗黙的参照が prog から確立されます。

main.c は、libfoo.so によって作成されたインタフェースへの特定の参照を実行するため、prog は、実際に libfoo.so に依存性を持つことになります。ただし、生成される出力ファイル内に記録されるのは、明示的な共有オブジェクトの依存関係だけです。そのため、libbar.so の新しいバージョンが開発され、libfoo.so への依存性がなくなった場合、prog は実行に失敗します。

このため、このタイプの結合は致命的とみなされます。暗黙的参照は、prog のリンク編集中に直接ライブラリを参照することで明示的に行います。この例で示した重大なエラーメッセージ内に必要な参照のヒントがあります。

共有オブジェクト出力ファイルの生成

リンカーが共有オブジェクト出力ファイルを生成する場合、未定義シンボルをリンク編集の後も残すことができます。このデフォルト動作により、共有オブジェクトが、依存関係として共有オブジェクトを定義する動的実行可能ファイルからシンボルをインポートできます。

リンカーの -z defs オプションを使用すると、未定義シンボルが残っていた場合に、強制的に重大エラーにすることができます。共有オブジェクトを作成するときには、このオプションの使用をお勧めします。アプリケーションからシンボルを参照する共有オブジェクトは、extern mapfile 指令でシンボルを定義するとともに、-z defs オプションを使用できます。「mapfile を使用した追加シンボルの定義」を参照してください。

自己完結型の共有オブジェクトは、外部シンボルへのすべての参照は指定された依存関係によって満たされ、最大の柔軟性が提供されます。この共有オブジェクトは、共有オブジェクトの必要条件を満たす依存関係を判別し確立する手間をユーザーにかけることなく、多数のユーザーによって使用されます。

ウィークシンボル

生成中の出力ファイルタイプがどのようなタイプであっても、未解決のウィークシンボル参照によって重大なエラー状態は発生しません。

静的実行可能プログラムを生成中の場合は、シンボルは絶対シンボルに変換され、ゼロの値が割り当てられます。

動的実行可能ファイルまたは共有オブジェクトの作成中の場合は、シンボルは定義されていないウィーク参照として残され、値には 0 が割り当てられます。プロセスの実行中に、実行時リンカーがこのシンボルを検索します。一致が検出されない場合、実行時リンカーは重大な実行時再配置エラーを生成する代わりに、その参照がゼロのアドレスに結合されます。

従来は、これらの定義されていないウィーク参照シンボルは、機能の存在をテストするためのメカニズムとして使用されていました。たとえば、次の C コードフラグは、共有オブジェクト libfoo.so.1 内で次のように使用されていました。

#pragma weak    foo

extern  void    foo(char *);

void bar(char * path)
{
        void (* fptr)(char *);

        if ((fptr = foo) != 0)
                (* fptr)(path);
}

libfoo.so.1 を参照するアプリケーションを構築すると、シンボル foo の定義が検出されたかどうかに関係なく、リンク編集は、正常に完了します。アプリケーションの実行中に、機能アドレスがゼロ以外をテストすると、その機能が呼び出されます。ただし、シンボル定義が検出されない場合には、機能アドレスはゼロをテストするため、その機能は呼び出されません。

コンパイルシステムは、定義されないセマンティクスを保持しながら、このアドレスの比較テクニックを参照します。その結果、テストステートメントは最適化処理によって削除されます。また、実行時シンボル結合メカニズムは、このテクニックの使用にほかの制限を課します。これらの制限によって、すべての動的オブジェクトでは一致モデルを利用できなくなります。

このような未定義ウィーク参照は推奨されていません。代わりに dlsym(3C) を RTLD_DEFAULT と使用するか、または RTLD_PROBE ハンドルを使用して、シンボルの有無をテストします。「機能のテスト」を参照してください。