概念:声明如何与适当的定义相关联

问题描述 投票:3回答:2

头文件或任何前向声明究竟是如何知道它所引用的定义?

我知道.cpp文件是独立编译的,我们需要一个头文件或前向声明来访问另一个.cpp文件的成员。但是当我们声明一个成员时,我们没有明确告诉编译器从哪里获取定义。

这是我能想到的一个案例:说我有两个cpp文件'one.cpp'和'two.cpp'。 'one.cpp'和'two.cpp'都有一个成员'int func(int x)',它们具有不同的实现(但具有确切的名称和格式)。如果我们在这两个文件之外的某处有头文件或此函数的声明,编译器如何知道要采用哪个定义?

c++ forward-declaration
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If we have a header file or declaration of this function somewhere outside these two files, how does the compiler know which definition to take?

它是linker,它将一个或多个目标文件或库作为输入,并将它们组合在一起以生成可执行文件。在这样做时,它解析对外部符号的引用,即它查找来自其他“.obj”文件和外部库的所有外部函数和全局变量的定义,为过程/函数和变量分配最终地址,并修改代码和数据到反映新地址。

让我们考虑一下你提到的例子:

Say I have two cpp files 'one.cpp' and 'two.cpp'. Both 'one.cpp' and 'two.cpp' have a member 'int func(int x)' that have different implementations....

说,one.cpp

int func(int x)
{
        return x+1;
}

two.cpp

int func(int x)
{
        return x+2;
}

和一个声明func()函数的头文件,比如myinc.h

int func(int x);

main()func()main.cpp

#include <iostream>
#include <myinc.h>

int main()
{
        int res;
        res = func(10);
        std::cout << res << std::endl;
        return 0;
}

我可以创建main.cpp的目标文件,因为目标文件可以引用未定义的符号。

>g++ -I . -c main.cpp

现在让我们使用main.o命令检查目标文件nm,输出为:

Symbols from main.o:

Name                  Value           Class        Type         Size             Line  Section

_GLOBAL__I_main     |0000000000000078|   t  |              FUNC|0000000000000015|     |.text    
_Z41__static_initialization_and_destruction_0ii|0000000000000038|   t  |              FUNC|0000000000000040|     |.text    
_Z4funci            |                |   U  |            NOTYPE|                |     |*UND*
.......
.......<SNIP>

func()函数类是U,表示未定义。编译器不介意它是否找不到特定函数的定义,它只是假设函数是在另一个文件中定义的。

另一方面,链接器可能会查看多个文件并尝试查找未提及的函数的引用。

因此,当我们尝试从目标文件one.otwo.omain.o创建可执行文件时:

>g++ two.o one.o main.o -o outexe
one.o: In function `func(int)':
one.cpp:(.text+0x0): multiple definition of `func(int)'
two.o:two.cpp:(.text+0x0): first defined here
collect2: ld returned 1 exit status

在这里你可以看到链接器为multiple definition抛出func()错误,因为它找到了func()的两个定义。

c ++中有一个one definition rule,它表明:

在整个程序中,对象或非内联函数不能有多个定义;如果使用了对象或函数,则它必须只有一个定义。您可以声明从未使用过的对象或函数,在这种情况下,您不必提供定义。在任何情况下都不能有多个定义。

因此,该程序违反了ODR,因为它包含相同函数声明的两个定义。

如果我们不向链接器提供one.otwo.o对象文件,意味着,如果我们只提供func()的一个定义,它将生成exe:

>g++ one.o main.o -o outexe

如果我们检查outexe,我们得到:

Symbols from outexe:

Name                  Value           Class        Type         Size             Line  Section

.....<SNIP>    
_Z41__static_initialization_and_destruction_0ii|000000000040082c|   t  |              FUNC|0000000000000040|     |.text
_Z4funci            |00000000004007e4|   T  |              FUNC|000000000000000f|     |.text
.......
.......<SNIP>

符号func()是Type-FUNC和Class-T,意思是 - The symbol is in the text (code) section


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解析每个声明的定义由链接器执行。每个声明必须具有唯一的定义。虽然可以多次声明函数,但是每个函数必须在要链接的所有编译单元中恰好定义一次。如果具有相同签名的函数有多个定义,则链接器将抛出错误并拒绝完成构建可执行文件。

我建议您创建您描述的示例文件,并尝试将它们构建为单个可执行文件。您将看到我在此描述的错误。

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