Question

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。

以下是我能想到的一个案例：假设我有两个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个地方有一个头文件或此函数的声明，编译器如何知道要采用哪个定义？

Answer 1

链接器执行解析每个声明的定义。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。

Answer 2

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，它解析了对外部符号的引用，即它寻找所有外部函数和全局变量的定义，这两个函数都来自其他＆＃39; .obj＆＃39;文件和外部库，为程序/函数和变量分配最终地址，并修改代码和数据以反映新地址。

让我们考虑你提到的例子：

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;
}

和two.cpp：

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

以及声明func()函数的头文件，例如myinc.h：

int func(int x);

正在调用main()的

和func()，说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 ，这意味着未定义。编译器不介意如果找不到特定函数的定义，它只会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，并尝试查找对未提及的函数的引用。

因此，当我们尝试从对象文件one.o，two.o和main.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，您可以看到链接器为multiple definition引发了func()错误，因为它找到了func()的两个定义。

c ++中有one definition rule，其中声明：

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.o或two.o目标文件，则意味着，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，我们会得到：

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()是类型 - FUNC 和类 - T ，这意味着 - The symbol is in the text (code) section。

概念：声明如何与适当的定义相关联

2 个答案: