Question

想象一下，我们有三个.h个文件：

f.h：

template <typename T> class Class {public: Class() {} T id(T x) { return x; }};

g.h：

template <typename T> class Class {public: Class() {} T id(T x) { return x + 100; }};

h.h：

template <typename T> class Class {public: Class(); T id(T x); };

现在，我们还有三个.cpp个文件：

f.cpp：

#include "f.h"
int f(int x) { Class<int> t; return t.id(x); }

g.cpp：

#include "g.h"
int g(int x) { Class<int> t; return t.id(x);  }

h.cpp：

#include "h.h"
int h(int x) { Class<int> t; return t.id(x); }

编译它们会为我们提供f.o，g.o和h.o。现在让我们抛出这个main.cpp：

#include <stdio>

extern int f(int);
extern int g(int);
extern int h(int);

int main() {
   std::cout << f(1) << std::endl;
   std::cout << g(2) << std::endl;
   std::cout << h(3) << std::endl;
}

A-a-让我们做g++ main.cpp f.o g.o h.o。现在出乎我的意料：由于这三个.o文件包含int Class<int>::id(int)的三个不同定义，我希望得到一个链接错误。但是，我得到的是一个工作a.out，它打印1 2 3。如果我在命令中重新排序.o个文件，它将打印101 102 103。

现在对于实际问题：链接器在这种情况下如何执行链接？它如何确定要保留的Class<int>的实例化以及要丢弃的内容？为什么它不抱怨多重定义？

nm实用程序为nm f.o g.o h.o提供了以下输出：

f.o:
00000000 b .bss
00000000 d .data
00000000 t .text
00000000 t .text$_ZN5ClassIiE2idEi
00000000 t .text$_ZN5ClassIiEC1Ev
00000000 T __Z1fi
00000000 T __ZN5ClassIiE2idEi
00000000 T __ZN5ClassIiEC1Ev

g.o:
00000000 b .bss
00000000 d .data
00000000 t .text
00000000 t .text$_ZN5ClassIiE2idEi
00000000 t .text$_ZN5ClassIiEC1Ev
00000000 T __Z1gi
00000000 T __ZN5ClassIiE2idEi
00000000 T __ZN5ClassIiEC1Ev

h.o:
00000000 b .bss
00000000 d .data
00000000 d .eh_frame
00000000 t .text
00000000 T __Z1hi
         U __ZN5ClassIiE2idEi
         U __ZN5ClassIiEC1Ev

显然，f.o和g.o导出符号__ZN5ClassIiE2idEi，h.o导入此符号（大写字母表示外部链接）。它不会导致任何错误。为什么呢？

Answer 1

这个问题实际上是众所周知的：你违反了ODR。由于模板的性质，编译器和链接器不会注意到这一点。会发生以下情况：

链接器假定 ODR未被违反，因此可以自由使用模板的任何实例化（也就是说。具有相同参数的模板的所有实例化都会导致完全相同）正在生成的代码）。只要您不违反ODR，此系统就有意义。

现在在你的情况下，链接器选择使用它获得的第一个实例化，这导致结果依赖于链接的顺序。

Answer 2

听起来太明显了，但你的班级正在使用隐式内联。也就是说，当您将源代码放在类声明中时，您正在“暗示”您希望它内联。所以......

链接器将看到的唯一内容是f（），g（）和h（）。

使用类似的东西重新编写代码可能会很有趣，虽然它仍然很简单，编译器可能只是简单地内联它（取决于你的编译器）。

template <typename T> class Class 
{
public: 
     Class() {}
T id(T x);
};

template <typename T> 
T Class::id(T x)
{ 
   return x; 
}

具有模板的对象文件如何链接在一起

2 个答案: