Windows 上的 Clang/LLVM 7 和 8 多次初始化内联静态数据成员（同时使用 link.exe 和 lld-link.exe）

Question

Windows 上的 Clang/LLVM 7 和 8 初始化一个内联静态数据成员每个 TU 一次。据我了解 C++17 这是不正确的。

虽然内联变量可以在多个 TU 中定义，但编译器和/或链接器必须确保它在程序中仅存在一次，因此只初始化一次。

以下小程序展示了使用 Clang/LLVM 会发生什么（在 Visual Studio 2017 和 2019 RC 中测试，带有 LLVM 编译器工具链扩展）：

// header.h

#include <iostream>

struct A
{
  A()      { std::cout << "ctor " << this << std::endl; }
  ~A()     { std::cout << "dtor " << this << std::endl; }
  void f() { std::cout << "f " << this << std::endl;  }
};

struct S
{
  inline static A a; // C++17 inline variable, thus also a definition 
};

// TU1.cpp

#include "header.h"

int main()
{
  S::a.f();
}

// TU2.cpp

#include "header.h"

// TU3.cpp

#include "header.h"

// TU4.cpp

#include "header.h"

这个程序打印：

ctor 010D4020
ctor 010D4020
ctor 010D4020
ctor 010D4020
f 010D4020
dtor 010D4020
dtor 010D4020
dtor 010D4020
dtor 010D4020

这是针对 A 的唯一一个对象的 四个 初始化（实际上每个 TU 一个），而不是正好一个（如 C++17 要求的那样）。 p>

程序应该打印：

ctor 010D4020
f 010D4020
dtor 010D4020

顺便说一句，这就是 MSVC 所做的。

这是 clang/LLVM 中的一个错误，对吧？

Answer 1

inline 关键字的主要特点是它以两种方式修改 ODR 规则：

1. 多个定义（有一些限制）是allowed

2. 生成的对象被“折叠”成single instance：

   具有外部链接的内联函数或变量在所有翻译单元中应具有相同的地址。

在 C++17 中唯一的补充是它还将 allows 和 static 数据成员声明作为定义。就是这样。

static 数据成员仍然具有相同的链接（在您的情况下为 external），storage duration 和 lifetime，并且对于所有实际目的，就像全局定义的变量一样工作. 见[class.static.data]/6：

静态数据成员的初始化和销毁​​与非局部变量完全一样

这基本上意味着它应该与此相同：

struct A
{
  A()      { std::cout << "ctor "; }
  ~A()     { std::cout << "dtor "; }
};

A a; // in one of the TU's

extern A a; // in all other TU's

结论：

这是 Clang 中的一个错误。 static S::a 必须初始化并销毁一次。

Answer 2

This bug is fixed 在当前基于 SVN r361807 的快照构建中。