为什么链接器不抱怨多个函数定义（仅使用模板函数）？

Question

pid.h

#include <iostream>

template <class T>
void f(T t);

pid.c

#include "pid.h"

template <class T>
void f(T t) {
  std::cout << t;
}

template
void f<int>(int);

pid2.c

#include "pid.h"

template <class T>
void f(T t) {
  std::cout << 55;
}

template
void f<int>(int);

main.c

#include "pid.h"

int main()
{
  f(1);
  return 0;
}

命令：

g++ "-IC:\\Users\\kam\\workspace\\boost_1_56_0" -O0 -g3 -pg -Wall -c -fmessage-length=0 -std=c++11 -pthread -o "src\\pid2.o" "..\\src\\pid2.cpp" 
g++ "-IC:\\Users\\kam\\workspace\\boost_1_56_0" -O0 -g3 -pg -Wall -c -fmessage-length=0 -std=c++11 -pthread -o "src\\pid.o" "..\\src\\pid.cpp" 
g++ "-IC:\\Users\\kam\\workspace\\boost_1_56_0" -O0 -g3 -pg -Wall -c -fmessage-length=0 -std=c++11 -pthread -o "src\\main.o" "..\\src\\main.cpp" 
g++ -pg -o Hello_World.exe "src\\pid2.o" "src\\pid.o" "src\\main.o"  

结果：

55

现在，如果我将 pid.c 和 pid2.c 中的函数设为非模板化，我会得到多重定义错误。

Answer 1

我猜链接器没有抱怨，因为它不知道它正在发生。

当您在翻译单元中编译函数模板的特定实例时，这些函数被标记为弱符号（使用 ELF 术语）；当链接器看到多个具有相同签名的弱符号时，它会删除除一个定义之外的所有定义。

C++ 标准要求内联/模板函数的多个定义是相同的——著名的单一定义规则。这就是为什么模板和内联函数应该总是在头文件中定义的原因。链接器不需要实际检查函数定义是否相同——它假定您已遵守规则，因此它可以选择其中任何一个。在这种情况下，它选择了输出 55 的版本，但它也可以轻松选择另一个。

在任何情况下，您通过为同一模板函数提供两个不同的定义来调用未定义的行为，因此当结果不符合您的期望时您不会抱怨:-)

编辑

非模板、非内联函数在编译时不会被标记为 weak。在这种情况下，只有一个翻译单元（即一个 cpp 文件）可以提供定义。如果您尝试在两个不同的目标文件中定义相同的非模板、非内联函数，那么链接器将看到多个“强”定义并给您一个错误。

正如@jwd 在 cmets 中指出的那样，在理想情况下，链接器能够诊断出您最初违反 ODR 的情况，但这样做实际上并不可行，除非您使用诸如整个程序优化之类的东西。