ヘッダファイルの関数が定義されない

Question

実現したいこと

変数 x1, x2, x, v を有理数の抽象データ型に変更して、二分法を用いて解を求めるプログラムを作成したい。
ヘッダファイルで関数を定義しているはずなのに、コンパイルすると定義されていない。
特に文法のミス等はないと思うのですが、どこが問題なのでしょうか。

header.h

/*有理数処理のヘッダファイル*/
typedef struct rational {

    int bunshi ; /* 分子 */

    int bunbo ; /* 分母 */

} RATIONAL ;



/* 有理数の生成 */

RATIONAL newRational(int n, int d) ;



/* 有理数の簡約処理 */

RATIONAL raReduce(RATIONAL v) ;



/* 四則演算 */

RATIONAL raAdd(RATIONAL a, RATIONAL b) ;

RATIONAL raSub(RATIONAL a, RATIONAL b) ;

RATIONAL raMul(RATIONAL a, RATIONAL b) ;

RATIONAL raDiv(RATIONAL a, RATIONAL b) ;



/* 比較 */

int raEq(RATIONAL a, RATIONAL b) ;

int raGt(RATIONAL a, RATIONAL b) ;

int raLt(RATIONAL a, RATIONAL b) ;



/* 有理数の表示 */

void raPrint(RATIONAL v) ;

void raPrintNl(RATIONAL v) ;

/* char *raString(char buff[], RATIONAL v) ; */

main.c

#include <stdio.h>
#include "header.h"

int main(void)
{
  RATIONAL x1, x2, x, v ;
  RATIONAL eps, c1, c2 ;

  eps = newRational(2, 1000);
  c1 = newRational(1, 1) ;
  c2 = newRational(2, 1) ;

  x1 = newRational(0, 1);
  x2 = newRational(1, 1);

  while (raGt(raSub(x2, x1), eps)) /* (a) x2 - x1 > eps に相当する条件式 */  {
      x = raDiv(raAdd(x1, x2),c2);
    /* (b) x = (x1 + x2) / 2.0; に相当する計算式 */

    /* 以下は v = x * (x * x + 1) - 1 に相当する式．そのまま使用 */
    v = raSub(raMul(x, raAdd(raMul(x, x), c1)), c1);

    /* x1, x2, x, v の表示 */
    printf("x1 = "); raPrint(x1);
    printf(", x2 = "); raPrint(x2);
    printf(", x = "); raPrint(x);
    printf(", v = "); raPrintNl(v);

    if (raGt(v, x1) /* (c) v > 0 に相当する条件式 */)
      x2 = x;
    else
      x1 = x;
  }

  x = raDiv(raAdd(x1, x2),c2);
  /* (d) x = (x1 + x2) / 2.0; に相当する計算式 */
      raPrintNl(x);   
  /* (e) 求まった解 x の表示 */

  return 0;
}

エラーコード

/tmp/cc5jtIoE.o: 関数 main' 内: main.c:(.text+0x13): newRational' に対する定義されていない参照です
main.c:(.text+0x26): newRational' に対する定義されていない参照です main.c:(.text+0x39): newRational' に対する定義されていない参照です
main.c:(.text+0x4c): newRational' に対する定義されていない参照です main.c:(.text+0x5f): newRational' に対する定義されていない参照です
main.c:(.text+0x7b): raAdd' に対する定義されていない参照です main.c:(.text+0x8d): raDiv' に対する定義されていない参照です
main.c:(.text+0xa4): raMul' に対する定義されていない参照です main.c:(.text+0xb6): raAdd' に対する定義されていない参照です
main.c:(.text+0xc8): raMul' に対する定義されていない参照です main.c:(.text+0xda): raSub' に対する定義されていない参照です
main.c:(.text+0xf9): raPrint' に対する定義されていない参照です main.c:(.text+0x114): raPrint' に対する定義されていない参照です
main.c:(.text+0x12f): raPrint' に対する定義されていない参照です main.c:(.text+0x14a): raPrintNl' に対する定義されていない参照です
main.c:(.text+0x15d): raGt' に対する定義されていない参照です main.c:(.text+0x186): raSub' に対する定義されていない参照です
main.c:(.text+0x198): raGt' に対する定義されていない参照です main.c:(.text+0x1b3): raAdd' に対する定義されていない参照です
main.c:(.text+0x1c5): raDiv' に対する定義されていない参照です main.c:(.text+0x1d5): raPrintNl' に対する定義されていない参照です
collect2: error: ld returned 1 exit status

Comments

[episteme]

関数 RATIONAL newRational(int n, int d) はどこにあるんですか? (他のも)

ヘッダファイルの関数が定義”されない”じゃなく、"していない"のでは?

Answer 1

すでに回答もありますが、敢えて強調しておきます。
「宣言」と「定義」は違うもの(こと)です。この言葉を混同している時点で「文法のミス」です。
質問のヘッダファイルで行っているのは「宣言」です。定義ではありません。

「宣言」は、こういう関数がどこかにある、という情報です。コンパイルに必要なのは、関数の名前、戻り値の型、引数リストの引数型(仮引数名を書いてもいいが無視される)で、そういう情報が(それだけが)書かれています。(これらのセットを関数のシグニチャともいいますがそれは置いといて)。
宣言は、互いに矛盾さえしなければ同じ内容の宣言がプログラム中に何回現れても構いません。

「定義」は、関数が実際に何をするのかの記述です。宣言と同じ情報に、さらに{ }の中に関数の振る舞いを記述しています。これは、プログラム全体のどこかに一度だけ記述されている必要があります。記述はソースのどこかにあるかも知れませんし、ライブラリとして別にコンパイルされた結果を利用するかも知れませんが。また、定義は複数記述されていてはいけません。

今回は、宣言しか与えていませんから、「定義がない」と言われています。何らかの方法で、定義を教えてやってください。

Answer 2

ヘッダファイルで関数の宣言を行っているとありますが、ある意味、正しく、また間違ってます。
ヘッダファイルで、例えば、RATIONAL newRational(int n, int d) ;とあるのは、 newRationalという関数が、この形式であると宣言しているだけで、中身がどうなってるかまでは、定義してません。
関数の実体が別に必要です。

この関数は、どこかのライブラリでしょうか?
それならば、コンパイル時のオプションとして、ライブラリ指定が必要です。
そうでなければ、実体の定義が必要です。

Comments

[itagagaki]

「ヘッダファイルで関数を定義している」と書かれていますね。
これは正しくは「宣言」しているですね。
この方はまず定義と宣言の正しい理解が必要だなと思いました。

それと細かいようですが、ライブラリ指定はコンパイル時ではなくリンク時ですね。

このエラーはコンパイル時エラーではなくリンク時エラーです。これも初学者にありがちなのですが、それの区別もこの方には必要だなと思いました。

[pepperleaf]

確かにリンク時ですね。
ただ、最初から、コンパイルとリンクを別々に行う事は、あまり無いのでは?
もっとも自分もリンクのつもりでコンパイルと言ってみたり、、とか注意が必要なのは間違いない。
makeだと、ビルドかな?

Answer 3

header.hで宣言している各関数（newRationalなど）の定義（実体、中身）はどこにありますか？

header.h内に書かれている

RATIONAL newRational(int n, int d) ;

これは関数の「宣言」です。「定義」ではありません。

関数の「定義」とは

RATIONAL newRational(int n, int d)
{
   //何かの処理
   return <RATIONAL型の値>;
}

といった形の関数の実体のことを言います。

関数やデータの実体を含む各ソースコードファイルは、それをコンパイルすることによってオブジェクトファイルが生成されます。

あるオブジェクトファイルから呼び出されている関数は、必ずしもそのオブジェクトファイルの中に無くてもよく、他のオブジェクトファイルにあってもかまいません。それを依存関係という言い方をします。

必要なオブジェクトファイルをすべてリンクして依存関係を完全に解消することによって、実行可能なファイルが出来上がります。このリンク時には、予め作られたオブジェクトファイルを組み合わせたライブラリファイルを与えることもできます。

main.cからはnewRationalなどを呼び出していますが、その実体はmain.cの中には無いですね。それでもコンパイルができるのはnewRationalなどの宣言がheader.hにあり、それをmain.cにインクルードしているからです。それによってコンパイルは成功してオブジェクトファイルが生成されているのだと思いますが、そのオブジェクトファイルはnewRationalなどを他のオブジェクトファイルまたはライブラリファイルに依存していることになります。

なので、実行可能なファイルを作り上げるには、リンカで、main.cから作られたオブジェクトファイルと、newRationalなどの実体を持つ他のオブジェクトファイルまたはライブラリファイルとをリンクさせる必要があります。

表示されているエラーは、このリンク時に「main.cが依存しているnewRationalなどの実体がどこにも無いよ」という意味です。

したがって、解決するべきなのは、その実体がどこにあるのか（たとえば自分が用意した他のCソースコードに実体があるのか、あるいはライブラリファイルとして用意されているのか）を把握することと、それをリンカに対してもれなく指定することです。

他の方からも既にいろいろ回答がありますが、理解を助ける意味で少し詳しく書きました。

Answer 4

ヘッダファイルで定義するのは、プロトタイプ宣言です。
どういうふうに使うか、という雛形を示しているだけで、実際にナカミまで定義してません。

コンパイル時には、これらの雛形を見ながら、こういう関数があるはず、ということでコンパイルを進めていきますが、リンカによるリンク時に、それらの実体がないと、エラーになります

まさにそういうエラーが出ています。

これをどうにかするためには、それらの関数を定義しているソースファイルを一緒にコンパイルする、か、
それらの関数を実装しているライブラリファイルをリンク時に指定する、ことです