笔记：理解并解决 ARM Linker (L6200E) 符号重复定义错误

1. 错误场景模拟

假设我们有一个简单的嵌入式项目，包含以下文件：

• shared.h: 头文件，旨在声明一些共享的全局变量。
• main.c: 主程序文件。
• sensor.c: 一个用于处理传感器数据的模块。

错误代码示例：

shared.h

// shared.h
#ifndef SHARED_H
#define SHARED_H

// 定义一个全局变量，用于记录系统运行时间
uint32_t system_uptime_ms = 0; // ❌ 错误！在头文件中进行了定义

// 定义一个全局变量，用于存储温度读数
float current_temperature = 0.0f; // ❌ 错误！同样的问题

#endif

main.c

// main.c
#include "shared.h"
#include <stdio.h>

int main() {
    while(1) {
        system_uptime_ms += 10;
        printf("Uptime: %lums, Temp: %.2f\n", system_uptime_ms, current_temperature);
        // ... 其他逻辑 ...
    }
}

sensor.c

// sensor.c
#include "shared.h"

void read_sensor() {
    // 模拟读取传感器，更新温度变量
    current_temperature = read_adc() * 0.1;
}

编译与错误：
当你编译这个工程时，链接器会报告如下错误：

Error: L6200E: Symbol system_uptime_ms multiply defined (by main.o and sensor.o).
Error: L6200E: Symbol current_temperature multiply defined (by main.o and sensor.o).

2. 错误原因分析

• #include 的本质： #include "shared.h" 是一个预处理器指令，它会在编译前将 shared.h 文件的内容原封不动地插入到 main.c 和 sensor.c 中。
• 发生了什么：
  1. 编译器编译 main.c 时，看到 uint32_t system_uptime_ms = 0;，于是在生成的目标文件 main.o 中为 system_uptime_ms 分配了内存空间。
  2. 编译器编译 sensor.c 时，也看到 uint32_t system_uptime_ms = 0;，于是在生成的目标文件 sensor.o 中又一次为 system_uptime_ms 分配了内存空间。
• 链接器的困境： 链接器试图将 main.o 和 sensor.o 合并成一个可执行文件时，发现了两个同名的全局变量，它无法确定应该使用哪一个地址，因此抛出 L6200E 错误。

简单比喻： 这就像在一个公司里，有两个部门都任命了一个叫“张三”的人为“项目总负责人”。当需要决策时，大家就不知道应该听哪个“张三”的，导致混乱。

3. 标准解决方案

遵循 “头文件声明，源文件定义” 的原则。

步骤 1：修改头文件 shared.h（改为声明）
使用 extern 关键字。extern 告诉编译器：“这个变量在其他地方（某个 .c 文件）已经定义了，我这里只是先告诉你它的类型和名字，让你能通过编译。”

shared.h (修改后)

// shared.h
#ifndef SHARED_H
#define SHARED_H

#include <stdint.h> // 确保有 uint32_t 的定义

// 使用 extern 进行声明，而不是定义
extern uint32_t system_uptime_ms; // ✅ 正确：声明
extern float current_temperature; // ✅ 正确：声明

// 也可以顺便声明函数
void read_sensor(void);

#endif

步骤 2：选择一个源文件定义变量（分配内存）
全局变量在整个程序中只能有一处定义。我们选择在 main.c 中定义它们。

main.c (修改后)

// main.c
#include "shared.h"
#include <stdio.h>

// 在这里定义变量（分配内存并可选的初始化）
uint32_t system_uptime_ms = 0;    // ✅ 正确：定义
float current_temperature = 0.0f; // ✅ 正确：定义

int main() {
    while(1) {
        system_uptime_ms += 10;
        read_sensor(); // 调用函数更新温度
        printf("Uptime: %lums, Temp: %.2f\n", system_uptime_ms, current_temperature);
    }
}

(当然，你也可以在 sensor.c 或其他新建的 globals.c 文件中定义这些变量，但只能在一个地方定义一次)

步骤 3：其他文件正常使用
sensor.c 文件不需要任何修改，它通过 #include "shared.h" 拿到了 extern 声明，知道 current_temperature 是一个已在别处定义的变量，可以直接使用。

sensor.c (无需修改)

// sensor.c
#include "shared.h"

// 假设的ADC读取函数
extern float read_adc(void); 

void read_sensor() {
    // 直接使用外部变量 current_temperature
    current_temperature = read_adc() * 0.1;
}

4. 总结与最佳实践

• 错误根源： 在头文件中直接初始化定义全局变量，导致被多个源文件包含后产生多个副本。
• 解决方案：
  1. 声明与定义分离： 在 .h 文件中用 extern 声明变量 (extern type variable_name;)。
  2. 单一定义： 在某一个 .c 文件中定义变量 (type variable_name = value;)。
• 最佳实践：
  • 严禁在 .h 文件中初始化变量。 这是导致该错误的最常见原因。
  • 为了代码清晰，可以将所有全局变量的定义集中放在一个专门的 globals.c 文件中，并在对应的 globals.h 中进行 extern 声明。
  • 始终使用 #ifndef/#define/#endif 头文件保护符，防止头文件被重复包含（虽然它不能防止本次错误，但是一个好习惯）。

经过以上修改，每个变量在内存中都只有唯一的位置，所有文件都引用这同一个位置，链接错误自然就解决了。