1. 概述
什么是链接器，C++链接实际是做什么。
链接是一个过程，当我们从源C++文件转到实际的可执行文件二进制文件，第一阶段便是编译源文件(编译器是如何工作)，一旦我们把文件编译好，便进入第二阶段链接目标文件，也就是我们需要通过一个叫做链接的过程。现在链接的主要焦点是找到每个符号和函数在哪里，并把他们连接起来。
记住，每个文件被编译成一个单独的目标文件，一个翻译单元，他们彼此之间没有关系，这些文件不能交互。所以如果我们决定把我们的程序分割成多个C++文件，这当然也很常见，那么我们就需要一种方法把这些文件连接在一起，使其成为一个项目，而这就是链接器的主要目的和要做的事情。
即使你不打算将我们的程序分割成多个C++文件，在外部文件中没有函数，例如，你就在一个文件中写出完整的整个程序，应用程序仍然需要知道入口点在哪里，也就是说，main函数在哪里，当你实际运行你的应用程序时，C++运行库会说，这是main函数，我要跳到这里，然后开始执行代码。这实际上是你应用的起始位置。所以它仍然需要把main函数链接起来，即使你没有其他所有的文件，最好的解释方法就是展示一些例子。
2.案例
我们现在有一个简单的项目，里面只有一个Math.cpp源文件，内容如下，创建项目过程省略，可参考C++是如何工作的。
里面有两个函数，Log和Multiply。Multiply函数实际上调用了Log函数，打印出"Multiply"单词到控制台，然后返回a * b，非常简单的东西。
然而，这并不是一个实际的应用程序，因为它没有包含主函数main。首先你要意识到是，编译有两个阶段，有编译，有链接。 实际上有一种方法可以区分VS中的两个阶段。如果是使用的单文件编译，那么只有编译才会发生，链接将永远不会发生。但是，如果你编译的是你的项目，或者如果你按下F5运行你的项目，那么，它就会先走编译，然后在走链接。
这里，我们先单文件编译math.cpp文件
可以看到，编译通过了，没有报错。一切正常，编译生成了obj目标文件。
1. 链接错误-错误代码'LNK'开头
现在，我编译整个项目，右键单击我的项目并点击生成。
可以看到，编译失败了，我们得到一个链接错误，fatal error LNK1561: 必须定义入口点。那是因为我错过了入口点，我的main函数。因为我们的编译被分成这两个阶段，通过编译和链接，我们实际上得到了不同类型的错误，与每个阶段相关联的消息。
2. 编译错误-错误代码'C'开头
如果我犯了语法错误，这当然是一些编译器要处理，如我们去掉multiply返回语句的结束符号;，如下
单文件编译代码，
亦或是编译整个项目
可以看到，错误信息error C2143: 语法错误: 缺少";"(在"}"的前面)会告诉我们，实际上得到一个叫做C2143的错误，当然，这是语法错误。C2143是这种类型的错误代码，你会注意到它实际上以字母C开头，这告诉我们这是发生在编译阶段。
如果我们修复了语法错误问题，然后构建整个项目。
可以看到错误信息LINK : fatal error LNK1561: 必须定义入口点中列出的错误代码是以字母LNK开头，这个代表链接，它告诉我们，这个错误发生在链接阶段。知道这点很重要，你会得到什么样的错误信息，是编译错误还是链接错误。当然你需要知道这些错误，然后才能修复这些错误。在这种情况下，我们得到一个错误，告诉我们，必须定义入口点，这是因为项目属性配置中我们默认的将其编译为了一个应用程序。
3. 程序入口点配置
打开项目属性配置
在常规->项目默认值->配置类型中，默认值为应用程序(.exe)。每个exe文件，必须有某种入口点。
如果我们到链接器->高级配置中。
可以看到，我们可以指定一个自定义的入口点。入口点不一定是main函数，只要有一个入口点就行了。不过，通常它是main函数，你一般也是用main函数作为入口。但是，你要知道，入口点不一定必须是一个叫main的函数，它可以是任何函数。
4. 添加main函数
回到代码，我们将main函数写出来。
然后，再次构建我们的项目
可以看到，我们不再得到那个链接错误，我们成功的生成了exe文件。
好了，现在我们把multiply函数的值打印出来。所以我们应该看到这个message被log了下来，也就是记录打印了下来，然后函数的结果40也被打印了出来。让我们添加一个cin.get()，让控制台不会立即关闭。代码修改如下。
然后我们按下F5或点击工具栏的本地Windows调试器按钮，运行项目。
可以看到，控制台打印了Multiply和40。因此，我们的应用程序似乎运行正常。
5. 函数按功能拆分到多个文件
好了，现在假设我们有多个文件。例如，这个Log函数实际上并不需要在这个math.cpp文件内定义，因为这只是记录消息。那为什么我不能有一个单独的文件来包含我所有的日志相关函数？
说干就干，我们右键src，然后添加新文件，创建一个Log.cpp文件。 将Math.cpp文件中的Log函数剪贴到Log.cpp文件中
6. 错误信息分析
单文件编译Math.cpp文件
我们会得到一个错误，从错误信息，你可以知道这是一个编译错误，因为错误代码以字母C开头。错误信息告诉我们没有找到Log，因为这个文件不知道存在一个名为Log的函数。
我们复制Log.cpp文件中Log函数的函数签名，放入到Math.cpp文件Multiply函数的上方，如下
好了，math.cpp文件这里就有了一个log函数的声明
单文件编译math.cpp文件
可以看到编译通过了。
现在，我们继续编译整个项目
可以看到这里有几个错误，错误信息告诉我们，在Log.cpp文件中cout没找到，因为我们没有包含iostream。现在我们在log.cpp文件上方加上iostream，如下
然后，我们再次来编译整个项目
可以看到，很好，现在编译通过了。
1. error LNK2019：无法解决的外部符号
下面，让我们看看一种类型的链接错误，我们可能会遇到，这叫做无法解决的外部符号 unresolved external symbol，这就是当链接器找不到他需要的东西时发生的错误。
回到代码，我们修改下Log.cpp文件的Log函数，将函数名改为Logr
而math.cpp文件不动，仍然希望调用的是Log函数
单文件编译math.cpp文件
可以看到，编译可以通过。这是当然的，因为这个没有链接，所以我们所做的就是检查以确保一切顺利，这里编译正确。
void Log(const char* message);认为某个地方有一个log函数，单文件编译这里只需要保证有这么一个声明就行了。而真正去找到这个log函数是链接的工作，是找log函数的阶段，而不是编译阶段。
如果我现在构建整个项目
可以看到，我们实际上得到了一个错误，这是一个链接错误，因为你可以看到错误代码是以LNK字母开始，表示未解决的外部符号。现在错误信息告诉我们丢失了什么符号，void __cdecl Log(char const *)，它是log函数。错误信息甚至告诉我们，我们在哪里引用了log函数，是在一个叫做multiply(int __cdecl Multiplay(int,int))的函数中引用了这个log函数。
在multiply函数中，我们调用了log函数。它实际上找不到哪里可以链接到这个log函数的定义。所以，它必然会给出一个错误，这是因为当我们项目在编译构建处理代码时，当它试图去找log函数时，它并不知道log函数在哪里。现在如果我到Multiply函数中，注释掉这个log函数的调用，我们不去调用它。
然后我们再次构建整个项目
可以看到，没有错误。发生这种情况的原因是，我从来没有调用过log函数，所以链接器不需要去链接这个log函数。
2. 什么时候出现链接
另一个有趣的是，如果我确实调用了log函数，而是在main函数中注释掉调用Multiply函数，没有调用Multiply函数，就不会调用log函数。如下。
构建我们的项目
然而，我们仍然得到了一个链接错误。你可能会说，为什么会这样，我没有在任何地方调用multiply函数，为什么它还是会报链接错误？我们可不可以说这些没用到的死代码一点意义都没有呢？大错特错，因为在这个文件这里，虽然我们不用multiply函数，但技术上讲，我们在另一个文件中可能会使用它，所以链接器确实需要链接它。如果我们能告诉编译器这个multiply函数，我只会在这个文件中使用它，我们当然可以去掉这种链接的必要性，因为multiply从来不会被本文件或外部文件调用，也就是真正的从不需要调用log函数。
如果我们在multiply函数之前加上静态 static这个修饰词，这基本上意味着这个multiply函数只被声明在当前这个翻译单元中，也就是math.cpp文件。更多详细的static关键字信息。
如果我们编译整个项目
可以看到编译通过了，我们不会得到任何链接错误，因为multiply函数在这个math.cpp文件中从不被调用。如下。
如果我们取消掉multiply函数调用的注释，如下
编译整个项目
可以看到，我们会得到链接错误。
在以上的例子中，我们实际上修改了函数的名字，然而，这不仅仅是函数的名称很重要。
如果我们将这个函数名字改回来。
然后编译项目
可以看到不会出现任何错误。
如果我们把log函数的返回类型改为int，返回结果为0或类似的值，如下。
然后再次编译项目
可以看到，我们得到了一个错误。因为在Math.cpp中，我们指定这个log函数是一个返回值是void的函数，所以正因如此，我们要寻找返回值为void，有相同参数且名为log的函数。
如果回到log.cpp，修改log函数的返回为void，去掉返回值。如下
然后编译项目
一切正常。
但如果我给log函数的定义添加另一个参数，如下保存
编译项目
这将再次得到一个链接错误，因为math.cpp期望的log函数没有另一个参数。
你会看到我们到这里的链接错误消息void __cdecl Log(char const *)，它实际上需要一个返回值为void的，函数名为Log且必须只有一个参数的函数，char const *是一个常量char指针，就是这样。如果它找不到确切的函数定义，然后你会得到一个链接错误。
让我们回到log.cpp文件，只要删除这个level参数，这样我们的程序就可以再次工作。
然后编译项目
编译通过，我们不应该得到任何链接错误。
3. error LNK1169：多重符号定义
另一种链接错误很常见，是我们的有重复的符号。换句话说，我们有多个函数或变量具有相同的名字和签名。多个名字相同的函数有相同的返回值，且有相同的参数，如果这种情况发生了，我们就有麻烦了。我们陷入困境的原因是因为链接器不知道该链接到哪一个。
回到代码
在log.cpp文件中，添加一个函数，复制粘贴下Log函数，如下
然后编译我们的项目
可以看到，我们实际上得到了一个编译错误。void Log(const char *)这个函数已经有一个函数体，编译器告诉我们，你犯了一个错误，下面那个Log函数是无效的，编译器可以直接帮助我们解决这些问题。因为这一切都发生在一个文件中，错误发生的时候，还没有开始链接。
但是，如果我把log.cpp文件中第二个log函数移到其他文件中，如移到math.cpp文件中，如下
且math.cpp文件中log声明仍然保留，log声明只是一个声明，在这个文件中我们只有一个log的定义，所以单文件编译math.cpp文件，它不会给我们一个编译错误。
单文件编译math.cpp文件
可以看到编译通过了，没有问题。
但是，我如果编译整个项目
可以看到，错误信息中告诉我们log函数已经在 Log.obj 中定义，找到一个或多个多重定义的符号。在这种情况下，链接不知道，log函数链接到哪一个。是链接math.cpp里面的呢，还是链接log.cpp里面的。链接器它不知道，你可能认为这种类型的错误不是经常会发生的事，你会做的更好。然而，这可能会悄悄发生在你身上，我将向你们展示几种方法来表示，这可能发生。
5. 多重符号定义发生场景
首先，我们修改math.cpp文件，去掉这个额外的log函数定义。
然后编译项目
这样，我们的项目可以编译成功。
现在，我们创建一个头文件Log.h。
现在将Log.cpp中的log函数剪切到Log.h文件中，确保我在头文件中声明且定义了log函数。如果我回到log.cpp文件中，我要写一些其他的函数，如，InitLog函数调用Log函数，然后说它已经初始化了，如下
当然，如果我们现在尝试编译
我们会得到一个错误，因为我们的Log.cpp文件需要log函数的声明。
所以我们要在log.cpp文件中添加#include "log.h"头文件。include的使用见#include 预处理。
回到math.cpp文件，去掉之前的那种log声明void Log(const char* message);，使用include头文件#include "Log.h"的方式，如下。
现在，我们调用log函数的地方有两处，一处是math.cpp里面的Multiply函数中调用，一处是log.cpp的InitLog函数中调用。
我们没有调用InitLog函数，没关系，不用担心。
现在编译我们的项目
可以看到，我们得到了一个错误，错误信息告诉我们log函数已经在 Log.obj 中定义。我们找到一个或多个多重定义的符号。然而，你可以看到，我们实际上只有一个log的定义，它在log.h文件中，为什么它还会报多重符号错误？我们实际真的就只有一个log的定义吗？这个就回到了include预处理语句的工作原理#include 预处理。虽然我们在代码中写的只有在log.h文件定义了log函数，当我们使用了#include包含头文件时，我们会取头文件中所有的内容，并把它放在#include语句的出现的地方，这是实际上相当于我们调用了几次#include "Log.h"，就定义了几次Log函数。所以实际发生的如下图。
这样，我们有了2个同样的函数定义，所以导致了多重符号错误。
那么我们该如何解决这个问题呢？我们有几个选择，
如果我们撤销刚才的复制操作。log.cpp文件和math.cpp文件如下
1. static解决多重符号定义错误
我们可以在log.h文件定义log函数时，给log函数加上static修饰。
这意味着在链接log函数时，log函数只能是内部函数。也就是说在log.cpp和math.cpp文件中的log函数，只能是各自文件的内部函数，与外部文件互不干扰，就像math.cpp的multiply函数一样，所以log.cpp和math.cpp文件都会有自己版本的log函数，这个自己版本log函数对任何其他的obj文件都不可见。
如果我们现在编译这个项目
可以看到，我们不会得到任何链接错误。
2. inline解决多重符号定义错误
我们还有另外一个方法那就是inline，更多信息见inline。
当然inline的意思是，获取我们inline修饰函数实际的函数体，并在该函数被调用的地方替换为函数体。
如log.h文件这里inline修饰的log函数的函数体就是std::cout << message << std::endl;，
调用的地方有
-
log.cpp文件中的InitLog函数
Log("Initialized Log");函数调用替换为std::cout << message << std::endl;函数体。 -
math.cpp文件中的multiply函数
Log("Multiply");函数调用替换为std::cout << message << std::endl;函数体。
如下图
所以，如果我们编译项目
可以看到，编译也是通过的。
3. 头文件声明解决多重符号定义错误
还有一种方式可以解决多重符号问题，在这种情况下，我可能会这么做，那就是把log函数的定义从log.h头文件移到一个翻译单元中。因为现在的情况是这个log函数的定义列入了两个翻译单元log.cpp和math.cpp，所以才导致的多重符号错误。我们可以把log函数的定义搬到第三个翻译单元或者我们可以把log函数的定义放进这些现有的翻译单元，当然log函数与logging的功能有关，所以我们把log函数的定义放入到log.cpp这个翻译单元中。因此将这个log函数的定义剪切放入到log.cpp中，去掉inline(可以不需要了)，然后回到log.h头文件中声明log函数，现在这个log.h头文件只有log函数的声明。如下
log函数的定义被放在了log.cpp中，在我们项目的"一个翻译单元"中。然后在math.cpp的Multiplay会在main函数中被调用，而log函数会在math.cpp的Multiplay函数中被调用。
如果我们现在构建项目
可以看到编译没有链接错误。编译通过了。
这就是链接器以及关于链接和如何链接工作。记住，在工作结束的时候，链接器会带走我们所有的目标文件，并将他们链接在一起。它也将拉近我们可能用到的其他任何其他库，例如C运行时库。如果有必要，C++的标准库，平台的api，还有很多其他的东西。从许多不同的地方链接是很常见的。还有其他不同类型的链接，我们有静态链接和动态链接，后续的文章中会继续深入。