链接从静态库链接符号的动态库：macOS与Linux

Question

我正在将Linux应用程序移植到macOS，并且链接行为有所不同，这花费了我一些时间来展示自己。该项目使用基于CMake的两阶段构建过程：一棵CMake树创建一个动态库，该库链接到在第二个树中创建的静态库，该静态树随后创建。创建动态库时，静态库尚不存在。这在Linux上有效：动态库是使用静态库中的符号创建的，并且它们已预先声明。当构建第二棵树时，动态库将链接到可执行文件，该可执行文件也链接静态库，因此一切正常。这在macOS上不起作用，因为在第一棵CMake树中，编译器在动态库的链接步骤失败，因为第二棵树中的静态库尚不存在。

我已将我的应用程序简化为一个最小的示例（代码可以在我的问题结尾处找到）。

设置如下：

• 带有main（）函数的最小C程序
• 具有一个功能的动态库
• 具有一个功能的静态库
• 程序从动态库中调用一个函数。动态库当然是动态链接到程序的。
• 动态库从静态库调用一个函数。静态库静态链接到动态库。

如果我们停止将静态库链接到动态库：

# This target_link_libraries is intentionally commented out.
#target_link_libraries(dynamic_lib static_lib)

当然，我们在构建程序时会出错。但是错误在macOS和Linux上有所不同：

macOS / clang较早失败在动态库被链接与Linux / gcc稍后失败在程序被链接时执行的步骤

我确实认识到区别可能在于我在macOS上使用clang而在Linux上使用gcc，但这并不能向我解释这个问题。

我想知道：

1. 为什么存在这种差异？
2. 我可以通过调整编译器/链接器标志来获得macOS上的Linux行为吗？

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该示例已发布到Github：Linking a dynamic library that links in symbols from a static library (macOS vs Linux)。

这些是我在Github上的示例中的关键文件：

CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.14)
project(untitled1 C)

add_compile_options("-fPIC")

set(CMAKE_C_STANDARD 99)

add_library(static_lib static_lib.c)
add_library(dynamic_lib SHARED dynamic_lib.c)

# THE ISSUE IS HERE:
# This target_link_libraries is intentionally commented out.
# on macOS the build process fails when linking dynamic_lib
# on Linux the build process fails when linking the
# 'untitled1' program.
#target_link_libraries(dynamic_lib static_lib)

add_executable(untitled1 main.c)
target_link_libraries(untitled1 dynamic_lib)

dynamic_lib.c

#include "dynamic_lib.h"

#include "static_lib.h"

void dynamic_lib_func() {
  static_lib_func();
}

static_lib.c

#include "static_lib.h"
void static_lib_func() {}

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macOS输出

[ 25%] Building C object CMakeFiles/dynamic_lib.dir/dynamic_lib.c.o
/Library/Developer/CommandLineTools/usr/bin/cc -Ddynamic_lib_EXPORTS  -g -isysroot /Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX10.14.sdk -fPIC   -fPIC -std=gnu99 -o CMakeFiles/dynamic_lib.dir/dynamic_lib.c.o   -c /Users/stanislaw/workspace/code/Examples/untitled1/dynamic_lib.c
[ 50%] Linking C shared library libdynamic_lib.dylib
/Applications/CLion.app/Contents/bin/cmake/mac/bin/cmake -E cmake_link_script CMakeFiles/dynamic_lib.dir/link.txt --verbose=1
/Library/Developer/CommandLineTools/usr/bin/cc -g -isysroot /Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX10.14.sdk -dynamiclib -Wl,-headerpad_max_install_names  -o libdynamic_lib.dylib -install_name @rpath/libdynamic_lib.dylib CMakeFiles/dynamic_lib.dir/dynamic_lib.c.o 
Undefined symbols for architecture x86_64:
  "_static_lib_func", referenced from:
      _dynamic_lib_func in dynamic_lib.c.o
ld: symbol(s) not found for architecture x86_64
clang: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)

Linux输出

[ 16%] Linking C shared library libdynamic_lib.so
[ 33%] Built target dynamic_lib
Scanning dependencies of target untitled1
[ 50%] Linking C executable untitled1
libdynamic_lib.so: undefined reference to `static_lib_func'
collect2: error: ld returned 1 exit status

Answer 1

我设法找到了一个解决问题，当我将同一项目从Linux移植到macOS时也遇到了相关问题：How to share a global variable between a main process and a dynamic library via a static library (macOS)?。>

事实证明，在macOS上可以使用这种库符号的“转发声明”：

添加-undefined dynamic_lookup标志使macOS传递原始错误。

将其添加到示例的CMakeLists.txt文件中可解决此问题：

target_link_options(dynamic_lib PRIVATE -undefined dynamic_lookup)