为什么一个定义规则，而不是一个声明规则？

Question

我已阅读以下材料：

https://www.wikiwand.com/en/One_Definition_Rule

http://en.cppreference.com/w/cpp/language/definition

What is the difference between a definition and a declaration?

但是，仍然无法弄清楚为什么它是一个定义规则而不是一个声明规则？

我认为声明是定义的一个子集，所以一个定义规则就足够了。

Answer 1

一个声明规则太严格，阻止编译多次使用相同标头的程序。这也使得无法使用反向引用来定义数据结构。

查看第一个点（使用标题）的一种简单方法是考虑由两个翻译单元A.cpp和B.cpp组成的程序，这两个翻译单元都包含<string>标题。

翻译单元A.cpp和B.cpp是独立翻译的。通过加入<string>，两个翻译单元都会获得std::string的声明。

关于第二点（具有反向引用的数据结构），考虑一个定义树的示例，其中每个节点都具有对其父树的反向引用：

// Does not compile
struct tree {
    struct node *root;
};
struct node {
    struct node *left;
    struct node *right;
    struct tree *owner;
};

此示例无法编译，因为来自node的{​​{1}}未声明。切换struct node *tree和struct node声明的顺序不会有帮助，因为来自struct tree的{​​{1}}将是未声明的。 C和C ++中唯一的解决方案是为两个tree中的任何一个引入第二个声明。

Answer 2

因为.h文件中的相同声明可能包含在多个编译单元中，并且因为多个定义肯定是编程错误，而多个声明不是。

Answer 3

定义是声明的子集，而不是相反。每个定义都是一个声明，并且声明不是定义。

int i = 3;      // definition and declaration
extern int i;   // ok: (re)declaration
int i = 4;      // error: redefinition

extern int j;   // declaration
extern int j;   // ok: (re)declaration
int j = 5;      // ok: (re)declaration and definition
int j = 6;      // error: redefinition

Answer 4

因为在头文件中声明了一个函数

// header toto.h
int f(void);

并且您希望在它所属的编译单元中定义它，您可以

#include "toto.h"

int f(void) {
   return 0;
}

该定义也是一个声明，因此该编译单元看到两个声明，一个在标题中，一个在.c或.cpp文件中。

简而言之，多声明规则允许检查不同源文件之间的一致性。

Answer 5

原因确实是C ++翻译模型可以轻松处理冲突的多个声明;它只需要工具集的编译器部分来检测源代码中的错误：

int X();
void X(); // error

编译器可以很容易地做到这一点。

如果在任何翻译单元中没有这样的错误，那么没有问题;每个翻译单元中的每个X()电话都是相同的;剩下要做的是链接器将每个调用链接到一个正确的目标。宣言已经完成了他们的工作，不再发挥作用。

现在有了多个定义，这并不容易。定义涉及多个翻译单元，超出了编译阶段的范围。

我们已经在上面的示例中看到了这一点。 X()电话已到位，但现在我们需要保证它们都在同一目的地，X()的定义。

可能只有一个这样的定义应该是明确的，但如何强制执行呢？简单来说，当它将目标代码链接在一起时，源代码已经处理完毕。

答案是C ++基本上选择给程序员带来负担。在大多数现实情况下，强制编译器/链接器实现者检查所有多个定义的相等性和检测差异将超出C ++工具集的功能，或完全打破这些工具的工作方式，因此实用的解决方案是禁止它和/或强迫程序员确保它们都是相同的，否则会得到不确定的行为。