为什么这个“未定义的外部变量”不会导致 C++17 中的链接器错误？答案

【问题标题】：Why doesn't this "undefined extern variable" result in a linker error in C++17?为什么这个“未定义的外部变量”不会导致 C++17 中的链接器错误？
【发布时间】：2017-07-11 07:21:18
【问题描述】：

我已经在 C++17 编译器 (Coliru) 中编译并运行了以下程序。在程序中，我声明了一个extern 变量，但没有定义它。但是，编译器不会给出链接器错误。

#include <iostream>

extern int i; // Only declaration

int func() 
{
    if constexpr (true)
        return 0;
    else if (i)
        return i;
    else
        return -1;
}

int main() 
{
    int ret = func();
    std::cout<<"Ret : "<<ret<<std::endl;
}

为什么编译器不给出链接器错误？

【问题讨论】：

标签： c++ linker-errors extern c++17 if-constexpr

【解决方案1】：

因为变量没有被 odr 使用。你有一个constexpr if，它总是丢弃可以使用它的分支。

constexpr if 的要点之一是丢弃的分支甚至不需要编译，只需格式良好。这就是我们可以在废弃分支中调用不存在的成员函数的方法。

【讨论】：

如果我将constexpr if 更改为普通的if，那么我也不会收到链接器错误。为什么？
@Rakete1111 - 我认为是积极优化和非标准。优化器别无选择只能引用变量ideone.com/NjEqoy时不链接
@Rakete1111 - 实际上 clang 和 GCC 都为我接受了它。我被难住了。
@Rakete1111 - AnT 在他们的回答中有引用。无需诊断。
我认为 GCC 和 clang 将外部声明视为弱定义，以兼容旧的非标准代码。

【解决方案2】：

在您的情况下，该变量仅用于丢弃的语句。然而，即使我们忽略了这一事实，C++ 语言规范仍然明确声明不需要诊断缺少定义

3.2 单一定义规则

4 每个程序都应包含一个定义，即在该程序中被丢弃的语句之外的每个非内联函数或变量（6.4.1）； 无需诊断。

语言规范理解优化编译器可能足够聪明，可以消除变量的所有 odr-uses。在这种情况下，要求实现检测和报告潜在的 ODR 违规行为是过度且不必要的。

【讨论】：

即使不需要诊断，是否仍然意味着程序格式错误，因此不应通过编译和链接？
@Rick Astley：“格式错误”绝不意味着“不应该通过编译和链接”。只要实现在语言规范需要诊断的地方发布诊断，就可以“成功”编译任何东西。事实上，在 C++ 中真正终止编译所需的唯一特性是#error 指令。
@AnT: 几乎是正确的，除了编译器在#error 之后甚至不必停止处理，仅需要发出诊断，程序是格式错误（而#warning 不会使程序格式错误）。见§16.5 [N4140, cpp.error]。（更新：#warning 不是标准的一部分。）
还有static_assert，没关系。
@Deduplicator static_assert(!"do not format harddrive"); 可以生成格式化硬盘的可执行文件。它还必须生成诊断，但该标准对编译器对格式错误的程序所做的操作施加了零限制。这并不重要，因为只有恶意编译器可能会这样做。

【解决方案3】：

因为编译器会产生编译器错误，链接器会产生链接器错误...

不，说真的：

if constexpr (true)

总是正确的，因此编译器会忽略 if 子句的其余部分，因为它永远不会到达。所以i实际上从未使用过。

【讨论】：

【解决方案4】：

这已经被回答了，但是如果你有兴趣，cppreference.com 正好有这个 constexpr if 的例子：

constexpr 如果

以if constexpr 开头的语句称为constexpr if 语句。

在 constexpr if 语句中，condition 的值必须是根据上下文转换的 bool 类型的 constant expression。如果值为 true，则丢弃 statement-false（如果存在），否则丢弃 statement-true。
[...]
丢弃的语句可以odr-use一个未定义的变量：

extern int x; // no definition of x required
int f() {
if constexpr (true)
    return 0;
else if (x)
    return x;
else
    return -x;
}

【讨论】：