c++ - 具有不同内联函数定义的函数对象的实例化取决于链接顺序

Question

请帮助我理解以下行为的根本原因。

在文件 a.cpp 中我有:

namespace NS {
   struct Obj {
      void pong(){ cout << "X in "__FILE__ << endl; }
      double k;
   };
   X::X() { Obj obj; obj.pong(); }
   void X::operator()() { cout << "X says hello" << endl; }
}

在文件 b.cpp 中我有:

namespace NS {
   struct Obj {
      void pong(){ cout << "Y in "__FILE__ << endl; }
      bool m;
   };
   Y::Y() { Obj obj; obj.pong(); }
   void Y::operator()() { cout << "Y says hello" << endl; }
}

我的 main 创建一个 X、一个 Y 并调用它们的 operator():

int main( int argc, char *argv[] )
{
   NS::X x;
   x();

   NS::Y y;
   y();

   return 0;
}

此程序的输出取决于 a.cpp 还是 b.cpp 首先被编译:在第一种情况下，Obj 来自a.cpp 也在 NS::Y 的构造函数中被实例化，在第二种情况下 Obj 来自 b.cpp 在 NS::X 和 NS::Y 中被实例化。

% g++ b.cpp a.cpp main.cpp
% ./a.out

X in a.cpp
X says hello
Y in b.cpp
Y says hello

% g++ b.cpp a.cpp main.cpp
% ./a.out

Y in b.cpp
X says hello
Y in b.cpp
Y says hello

在 Linux 或 Visual Studio (2005) 上没有来自链接器的警告。如果我在结构声明之外定义 Obj::pong()，我会收到一个链接器错误，告诉我 Obj::pong 函数是多重定义的。

我进一步试验了一下，发现原因一定与是否内联有关，因为如果我用-O3编译，每个对象都会使用他自己的翻译单元中的Obj。

那么问题就变成了:在非优化编译过程中，内联函数的第二个定义发生了什么？他们被默默地忽略了吗？

Answer 1

这是未定义的行为:您的类定义定义了相同的类类型，因此它们必须相同。对于链接器，这意味着它可以选择一个任意定义作为发出的定义。

如果你想让它们成为分离的类型，你必须将它们嵌套到一个未命名的命名空间中。这将导致该命名空间中的任何内容对于该翻译单元都是唯一的:

namespace NS {
   namespace {
   struct Obj {
      void pong(){ cout << "Y in "__FILE__ << endl; }
      bool m;
   };
   }
   Y::Y() { Obj obj; obj.pong(); }
   void Y::operator()() { cout << "Y says hello" << endl; }
}

So then the question changes to: what happens to the second definition of the inline function during non-optimized compilation? Are they silently ignored?

是的，对于内联函数(在类定义中定义的函数是内联的，即使没有显式声明为内联)，同样的原则适用:它们可以在程序中被定义多次，程序的行为就好像它只是被定义一样一次。对于链接器来说，这意味着它可以丢弃除一个定义之外的所有定义。它选择哪一个是未指定的。