Ошибка ссылки g++ — почему работает обходной путь

Это нормально. При компоновке компоновщик просматривает список объектных файлов, находя неопределенные ссылки, которые затем удовлетворяются другими объектными файлами/библиотеками, идущими после.

Вы можете изменить это поведение либо

• включая один из архивов дважды, как в

  g++ -o exec a.a b.a a.a
  

• используя конструкцию -(

  g++ -o exec -( a.a b.a -)
  

Но, пожалуйста, поймите, что это большой проект. У меня нет разрешения на изменение конфигурации проекта, поэтому необходимо сохранить первоначальный порядок ссылок.

Не повезло... Может быть, менеджер или кто-то еще просто не хочет, чтобы вы использовали функции в b из a.

Затем я добавил фиктивную функцию bar() в package_b/c.cpp, которая ничего не делает, кроме как просто вызывает foo(), после чего оригинальный "g++ -o exec -Bstatic b.a a.a..." будет выполняться без какой-либо ошибки ссылки.

Возможно, уже была ссылка на другую функцию package_b/c.cpp, и компоновщик взял с собой bar() (поскольку они находятся в одном файле), а эта ссылалась на foo(), которая впоследствии тоже была включена в вывод. Это удалось, потому что foo тоже был в b.a.

Вы можете прочитать о том, как работают компоновщики. Кстати, флаг -Bstatic не нужен, потому что архивы объектных файлов .a. компонуются только статически (как если бы список объектных файлов, содержащихся в .a, был указан в командной строке вместо .a).

Кроме того, вы всегда можете обернуть список архивов для связывания с параметрами --start-group/ --end-group, чтобы компоновщик сканировал список архивов несколько раз, чтобы не требовался порядок архивов (как это делает MS VC++):

g++ -o exec -Wl,--start-group a.a b.a -Wl,--end-group

См. man ld:

   -( archives -)
   --start-group archives --end-group
       The archives should be a list of archive files.  They may be either
       explicit file names, or -l options.

       The specified archives are searched repeatedly until no new
       undefined references are created.  Normally, an archive is searched
       only once in the order that it is specified on the command line.
       If a symbol in that archive is needed to resolve an undefined
       symbol referred to by an object in an archive that appears later on
       the command line, the linker would not be able to resolve that
       reference.  By grouping the archives, they all be searched
       repeatedly until all possible references are resolved.

       Using this option has a significant performance cost.  It is best
       to use it only when there are unavoidable circular references
       between two or more archives.

GCC, в отличие от компоновщика Visual-C++, требует, чтобы статические библиотеки поставлялись в таком порядке, чтобы ссылки были определены до их использования. Не спрашивайте меня почему, но вам всегда придется проверять, что вы перечисляете файлы, которые должны быть связаны в правильном порядке с помощью GCC.

здесь есть подробное объяснение.

Когда вы используете функцию из статической библиотеки, вы должны в командной строке сначала поместить файл, из которого используется функция, а затем библиотеку, в которой функция определена. В противном случае, если вы поместите определение первым, gcc (или, точнее, ld) отбросит «неиспользуемую» функцию. Так работает gcc, извините.