解决C++代码在R中加载时出现的‘符号未找到’错误

在Mac Mavericks系统上，我遇到了一个有趣的问题：一个简单的C++程序虽然可以使用clang++成功编译，但在尝试通过R CMD SHLIB构建并使用dyn.load在R中加载时却失败了。

此C++代码（保存在simple.cpp文件中）利用了Gurobi优化器：

#include "gurobi_c++.h"
#include 

void fxn() {
  GRBEnv env = GRBEnv();  // 创建Gurobi环境
  GRBModel colgen = GRBModel(env);  // 创建空模型对象
  colgen.addVar(0, 1, 0.0, GRB_BINARY);  // 向模型添加二进制变量
  std::cout <<"Hello world" <}

int main(int argc, char **argv) {
  fxn();
  return 0;
}

使用clang++编译并运行此代码时，可以成功链接至Gurobi库：

$ clang++ simple.cpp -I/Library/gurobi562/mac64/include \
  -L/Library/gurobi562/mac64/lib -lgurobi_c++ -lgurobi56 \
  -stdlib=libstdc++ -lpthread -lm
$ ./a.out
Hello world

然而，使用R CMD SHLIB编译时虽然成功，但在R中加载生成的动态库时却出现了错误：

$ MAKEFLAGS="PKG_CXXFLAGS=-I/Library/gurobi562/mac64/include" R CMD SHLIB \
  simple.cpp -L/Library/gurobi562/mac64/lib -lgurobi_c++ -lgurobi56 \
  -stdlib=libstdc++ -lpthread -lm
...
Error in dyn.load("simple.so") : 
  无法加载共享对象 '[路径]/simple.so':
  dlopen([路径]/simple.so, 6): Symbol not found: __ZN8GRBModel6addVarEdddcNSt3__112basic_stringIcNS0_11char_traitsIcEENS0_9allocatorIcEEEE
  引用自: [路径]/simple.so
  预期在: 平坦命名空间
  在 [路径]/simple.so

通过c++filt工具，我们可以看到缺失的符号是GRBModel::addVar(double, double, double, char, std::__1::basic_string, std::__1::allocator >)，这应由Gurobi库提供。

通常，这类“符号未找到”的错误是因为没有正确链接所需的库。尽管我已成功编译并运行了simple.cpp，并且在使用R CMD SHLIB时传递了相同的链接选项，问题仍然存在。

经过进一步调查，我发现问题可能与编译代码时使用的-stdlib=libstdc++选项有关。移除此选项后，首次编译时就会出现链接错误，指出同样的未定义符号问题。

解决方案

#1

最终，我找到了解决方案，关键在于如何向R CMD SHLIB传递-stdlib=libstdc++选项。R CMD SHLIB会调用clang++两次，一次用于编译阶段生成对象文件（如simple.o），另一次用于链接阶段生成共享对象（如simple.so）。默认情况下，R CMD SHLIB仅在第二次调用时传递-stdlib=libstdc++选项，我们需要确保此选项也在第一次调用时生效。通过将-stdlib=libstdc++添加到PKG_CXXFLAGS中即可实现这一目标：

$ PKG_CXXFLAGS="-I/Library/gurobi562/mac64/include -stdlib=libstdc++" R CMD SHLIB \
  simple.cpp -L/Library/gurobi562/mac64/lib -lgurobi_c++ -lgurobi56 \
  -stdlib=libstdc++ -lpthread -lm
...

这样，dyn.load("simple.so")在R中就可以正常工作了。不过需要注意的是，为了能够从R中调用这些函数，还需要使用extern "C"或类似的方法暴露函数。

#2

另一个解决方案是调整函数的链接方式，因为R期望的是C链接而非C++链接。可以通过在函数声明前加上extern "C"来解决这一问题：

#include 

extern "C" void fxn() {
    std::cout <<"Hello world" <}

然后使用如下命令进行编译和测试：

$ R --vanilla CMD SHLIB tmp.cpp && R --vanilla -e "dyn.load('tmp.so'); .C('fxn')"
...
> dyn.load('tmp.so'); .C('fxn')
Hello world
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