Arduino IDE中使用struct时出现Linker error问题求助

问题描述 #

我希望在Arduino草图中使用struct结构体来管理按键的数据与状态，但在使用结构体中的变量时出现了链接错误。

代码示例 #

struct button {
  static int pin;
  bool pressed;
};

button Kreis1Button[] = {15, false};

void setup() {
  pinMode(Kreis1Button[0].pin, INPUT_PULLUP);

}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:

}

报错信息 #

/home/USER/.arduino15/packages/esp32/tools/xtensa-esp32-elf-gcc/esp-2021r2-patch5-8.4.0/bin/../lib/gcc/xtensa-esp32-elf/8.4.0/../../../../xtensa-esp32-elf/bin/ld: /home/USER/.var/app/cc.arduino.IDE2/cache/arduino/sketches/****/sketch/sketch_may1a.ino.cpp.o:(.literal._Z5setupv+0x0): undefined reference to `button::pin'
collect2: error: ld returned 1 exit status

exit status 1

Compilation error: exit status 1

我已查阅相关问题但未找到有效解决方案，看到有说法称可能是Arduino IDE本身的问题，特此求助。

解决方案 #

这个问题和Arduino IDE无关，是C++静态成员变量的使用规则导致的：

• C++中，结构体/类的静态成员变量仅在结构体内部完成声明，必须在结构体外部单独定义分配内存，否则链接器找不到它的实际地址，就会报undefined reference错误。
• 同时你的代码初始化方式也有误：静态成员属于整个结构体类，不属于单个实例，不能用{15, false}来初始化单个button实例的静态成员。

修正方案一：去掉static（常规按键管理用法） #

如果每个按键需要独立的引脚，应该把static去掉，让pin成为结构体的普通成员，这样每个按键实例都有自己的引脚和状态：

struct button {
  int pin;
  bool pressed;
};

// 正确初始化单个按键实例
button Kreis1Button = {15, false};

void setup() {
  pinMode(Kreis1Button.pin, INPUT_PULLUP);
}

void loop() {
}

修正方案二：保留static（仅适用于所有按键共用同一引脚场景） #

如果确实需要让所有button实例共享同一个引脚，必须在结构体外部定义静态成员：

struct button {
  static int pin;
  bool pressed;
};

// 必须在结构体外部定义静态成员，分配内存
int button::pin = 15;

// 初始化按键实例，仅初始化非静态成员pressed
button Kreis1Button = {false};

void setup() {
  pinMode(button::pin, INPUT_PULLUP);
}

void loop() {
}

关键说明 #

• 静态成员变量是所有结构体实例共享的，不属于单个实例，因此方案一中去掉static后，才能通过Kreis1Button.pin访问引脚；方案二中要通过button::pin访问共享引脚。
• 方案一是按键管理的常规用法，更符合你用结构体管理单个按键数据与状态的需求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Lominex