C言語プロジェクトにおけるLNK2013エラーの原因と対策について解説

c言語のプロジェクトで表示されるLNK2013エラーは、リンカーが命令内に対象シンボルのアドレスやオフセットを収める際、命令から離れすぎたシンボルに起因して発生します。

対策として、複数のイメージを作成する方法や、/ORDERオプションを使って命令とターゲットを近づける方法があります。

また、静的関数を非静的関数に変更することも検討できます。

エラー発生の背景

このセクションでは、リンク段階で発生するLNK2013エラーの基本的な概要と、このエラーが発生する状況について説明します。

リンク時に命令とシンボルのアドレスが適切に整合されない場合、エラーメッセージが表示されることがあります。

リンクエラーは、C言語プロジェクトのビルド過程において比較的珍しいケースですが、プロジェクトが大規模な場合やコードの配置が複雑な場合に見受けられます。

LNK2013エラーの概要

LNK2013エラーは、リンクプロセス中にfixup typeのフィックスアップ処理でオーバーフローが発生することを示すエラーです。

エラーメッセージには、以下のような内容が含まれています。

fixup type フィックスアップのオーバーフローです。 ターゲット 'symbol name' が範囲を超えています。

このエラーは、コンパイラが生成した命令のオフセットと、対応するシンボルのアドレスとの間に大きなずれが生じた場合に発生します。

シンボルが命令から遠すぎると、リンカーが正しいアドレスまたはオフセットを埋め込むことができなくなり、結果としてこのエラーが表示されます。

エラー発生時の状況

LNK2013エラーは、通常以下のような状況で発生することがあります。

• プロジェクト内に非常に大きなコードセクションが存在し、命令とターゲットシンボルの物理的距離が問題となる場合
• 静的関数など、コンパイラ生成とは異なる方法で管理されるシンボルが多用されている場合
• リンカがコードセクションを1つにまとめる過程で、命令の相対オフセットの範囲を超えてしまう場合

これらの状況において、適切な対策を行わずにビルドを進めると、リンク時にこのエラーが発生し、実行ファイルの作成が正常に終了しなくなります。

エラー原因の詳細

このセクションでは、LNK2013エラーの具体的な原因について詳しく見ていきます。

特に命令アドレスとシンボルの位置関係や、静的関数の取り扱いがエラー発生にどのように影響するかを確認します。

命令アドレスとシンボル間の不整合

コンパイラやリンカは、命令ごとに適切なシンボルへのオフセットを設定します。

しかし、命令とシンボル間の物理的な距離が大きくなると、相対オフセットとして扱える範囲を超えてしまうことがあります。

この現象は、リンク時にアドレスの不整合が発生する主な要因となります。

fixup typeフィックスアップのオーバーフロー

LNK2013エラーは、実行ファイル内でfixup typeがオーバーフローする場合に発生します。

具体的には、命令が参照するアドレスが、対応するターゲットシンボルの実際の位置よりもはるかに離れていると、リンカがそのアドレスまたはオフセットを命令に収めることができなくなります。

これは特に、大規模なアプリケーションや、コンパイルオプションによってセクションの配置が複雑化した状況で見受けられます。

静的関数の影響

静的関数は、同一ソースファイル内でのみ参照される関数として定義されます。

この性質により、コンパイラは静的関数に対して特別な扱いをするため、通常のコンパイラ生成シンボルとは異なるレイアウトがなされることがあります。

コンパイラ生成シンボルとの違い

コンパイラが自動的に生成するシンボルは、関数間の相対的な配置が自動的に調整されるようになっています。

一方で、ユーザーが定義した静的関数は、コンパイラの管理外の細かい制御が加わるため、配置が予期せぬ形になることがあります。

例えば、以下のサンプルコードでは、静的関数として定義されたstaticFunctionが呼び出し側と離れた場所に配置され、リンク時にオフセットの問題が発生する可能性があります。

#include <stdio.h>
// 静的関数として定義
static void staticFunction(void) {
    // メッセージの出力
    printf("静的関数が実行されました\n");
}
// 非静的関数として定義するケース
void nonStaticFunction(void) {
    // メッセージの出力
    printf("非静的関数が実行されました\n");
}
int main(void) {
    // 静的関数の呼び出し
    staticFunction();
    // 非静的関数の呼び出し
    nonStaticFunction();
    return 0;
}

静的関数が実行されました
非静的関数が実行されました

上記のコード例は、静的関数と非静的関数の一般的な違いを示しており、リンク時のアドレスの配置が原因となるエラーのヒントとなり得ます。

対策方法

次に、LNK2013エラーを解消するための具体的な対策方法について解説します。

ここでは、複数イメージの作成、/ORDERオプションの利用、そして静的関数の修正方法について説明します。

複数イメージ作成による対策

複数イメージの作成は、全体のコードセクションを複数に分割することで、命令とターゲットシンボルの物理的な距離を縮める方法です。

プロジェクトを複数のライブラリやモジュールに分割することで、各セクション内のオフセットが収まるよう調整できます。

この方法は、プロジェクトが大規模であり、一つの実行ファイルに全てのコードをまとめるとアドレスの管理が困難になる場合に有効です。

/ORDERオプションによる位置調整

リンク時に/ORDERオプションを利用することで、関数のリンク順序を明示的に指定できます。

これにより、命令とターゲットシンボルができるだけ近い位置に配置されるよう調整することができます。

例えば、ビルドスクリプトやコマンドラインで以下のように指定することが可能です。

link /ORDER:functionA, functionB, ... その他のオプション

この方法は、特にリンカが自動的に決定する順序で問題が発生する場合に有効です。

静的関数の修正

静的関数が原因でエラーが発生している場合、関数の定義や配置方法を変更する必要があります。

ここでは、主に以下の2つの方法を挙げます。

非静的関数への変更

静的関数を非静的関数へ変更することで、コンパイラが生成するシンボルと一括管理できるようにし、リンク時のオフセットの問題を解消できます。

非静的関数として定義する例は以下の通りです。

#include <stdio.h>
// 非静的関数として定義
void updatedFunction(void) {
    // メッセージの出力
    printf("関数が非静的に定義されました\n");
}
int main(void) {
    // 非静的関数の呼び出し
    updatedFunction();
    return 0;
}

関数が非静的に定義されました

呼び出し側との統一

もう一つの方法は、静的関数を含むコードセクションの名称を呼び出し側と統一することです。

これにより、リンカが同じセクション内に関数を配置しやすくなり、命令の相対オフセットの問題が緩和されます。

具体的な実装方法はプロジェクト毎の設定に依存しますが、コンパイラやリンカの設定ファイルを調整して統一したセクション名称を指定することが考えられます。

検証と対応確認

エラー修正の効果を確認するために、ビルド後の検証が不可欠です。

このセクションでは、エラーが解消されたかどうかを確認するための具体的な手順について説明します。

DUMPBIN /SYMBOLSによるチェック

DUMPBIN /SYMBOLSコマンドを利用し、実行ファイル内のシンボル情報を参照する方法があります。

このチェックにより、

• シンボルが正しい範囲内に配置されているか
• 静的関数が非静的関数として置き換えられているか

などを確認できます。

実際のコマンド例は以下の通りです。

dumpbin /SYMBOLS example.exe

この出力結果を確認することで、リンク時のアドレス配置が正しくなされているかどうかを判断でき、エラーが解消されたかどうかの重要な判断材料となります。

修正後の動作確認

修正が適用された後は、必ずアプリケーション全体の動作確認を行います。

以下のようなシンプルなサンプルコードを利用して、

修正前後で期待通りの実行結果が得られるかどうかをテストします。

#include <stdio.h>
// 非静的関数へ修正済みの関数
void testFunction(void) {
    // メッセージの出力
    printf("テスト関数が呼び出されました\n");
}
int main(void) {
    // 修正後の関数呼び出し
    testFunction();
    return 0;
}

テスト関数が呼び出されました

このように実行結果が確認できることで、リンク時の不整合によるエラーが解消されたことが実証されます。

まとめ

本記事では、C言語プロジェクトで発生するLNK2013エラーについて、背景や原因をわかりやすく解説しました。

命令とシンボル間の不整合や、静的関数の扱いが原因となる場合があること、また、複数イメージの作成、/ORDERオプションの利用、静的関数の修正といった具体的な対策について説明しています。

エラー発生状況や検証方法も紹介しており、実際のビルド環境での対応の参考になる内容です。