Question

我正在学习C ++，但我对内联行为感到困惑。在cppreference上，我发现“多个源文件中包含的函数必须是内联的”。他们的示例如下：

// header file
#ifndef EXAMPLE_H
#define EXAMPLE_H
// function included in multiple source files must be inline
inline int sum(int a, int b) 
{
    return a + b;
}
#endif

// source file #2
#include "example.h"
int a()
{
    return sum(1, 2);
}

// source file #1
#include "example.h"
int b()
{
    return sum(3, 4);
}

这让我有些困惑-我认为ifndef防护人员正在准确地完成此工作，即，当多次包含同一文件时，可以防止出现问题。无论如何，我都想测试一下，所以我准备了以下内容：

// Sum.h
#ifndef SUM_H
#define SUM_H
int sum(int a, int b);
#endif

// Sum.cpp
int sum(int a, int b){
    return a + b;
}

// a.h
#ifndef A_H
#define A_H
int af();
#endif

// a.cpp
#include "sum.h"

int af(){
    return sum(3, 4);
}

// b.h
#ifndef B_H
#define B_H
int bf();
#endif 

// b.cpp
#include "sum.h"

int bf(){
    return sum(1, 2);
}

// main.cpp
#include "sum.h"
#include "a.h"
#include "b.h"
#include <iostream>
int main() {
    std::cout << af() + bf();
}

这按预期工作正常。然后，我使用sum函数定义为sum.cpp和sum.h中的内联函数，但编译失败：

"sum(int, int)", referenced from:
      bf() in b.cpp.o
      af() in a.cpp.o
ld: symbol(s) not found for architecture x86_64
clang: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)

有人可以帮我澄清一下吗？

Answer 1

带有#ifndef/#define/#endif或带有#pragma once的include防护只能阻止每个翻译单元的包含。

让我们假设您有一个标题，例如：

#pragma once

void Do() {}

和两个包含文件的*.cpp文件。如果您现在使用

g++ source1.cpp source2.cpp

您将获得

xy行/文件中Do（）的多个定义

每个源文件都将被“单独”编译，因此从第一个翻译单元设置的第二个翻译单元中看不到防护。两种翻译（编译）都是完全独立的。因此，在这种情况下，包含保护将不会保护任何内容。

为此，可以将函数定义定义为inline。现在，这两个定义都将显示给链接器，但标记为“弱”。链接器现在不再抱怨这两个定义，而只接受其中一个（通常是最后一个！），这并不重要，因为在这种情况下两者是相同的。

因此，包含保护具有一定的意义，即可以将一个文件多次包含一个文件。仅当您间接包含标头时，才会发生这种情况。假设a.h具有函数定义，b.h和c.h都包含a.h。如果您的cpp文件现在包含b.h和c.h，则它们都包含a.h。因此，在没有包含保护的情况下，您具有多个定义。这是包含防护的用例。

相反的问题是，如果函数inline被定义但在所有使用翻译单元的情况下都不可见，则具有“未定义的符号”：

示例：

具有该文件：

inline void sum() {}
void f1() { sum(); }

并使用-O0进行编译，产生nm f1.o|c++filt

的输出

0000000000000000 T f1()
0000000000000000 W sum()

我们看到sum的符号定义为弱，因此在链接阶段可以多次出现。如果第二个未“看到”该定义的翻译单元将被毫无问题地链接，则也将使用它。

但是使用“ -O3”，您将得到：

0000000000000000 T f1()

那是编译器特有的实现！编译器可以提供内联函数。通常，如果使用更高的优化级别，则不会。

通常：如果定义了一个函数inline，则在每个翻译单元中使用该函数之前，必须先对其定义可见！

Answer 2

然后我使用sum函数定义为sum.cpp和sum.h中的内联函数，并且编译失败：

将函数声明为inline时，其定义必须在所有使用该函数的翻译单元中可用。仅在一个翻译单元中定义功能是不正确的。这就是为什么您看到链接器错误。

将函数的定义移至sum.h以解决链接器错误。

Answer 3

您应该在声明旁边仔细阅读documentation：

多个源文件中包含的
函数必须是内联的

它也这样说：

2）内联函数或变量的定义（自C ++ 17起）必须存在于对其进行访问的转换单元中（不一定在访问点之前）。

您在示例中违反的

会错误提示。

对内联行为C ++的困惑

3 个答案: