构造函数符号的双重发射

Question

今天，我发现了一个关于g++ 或nm 的相当有趣的事情……构造函数定义似乎在库中有两个条目。

我有一个标题thing.hpp:

class Thing
{
    Thing();

    Thing(int x);

    void foo();
};

还有thing.cpp:

#include "thing.hpp"

Thing::Thing()
{ }

Thing::Thing(int x)
{ }

void Thing::foo()
{ }

我编译这个：

g++ thing.cpp -c -o libthing.a

然后，我在上面运行nm：

%> nm -gC libthing.a
0000000000000030 T Thing::foo()
0000000000000022 T Thing::Thing(int)
000000000000000a T Thing::Thing()
0000000000000014 T Thing::Thing(int)
0000000000000000 T Thing::Thing()
                 U __gxx_personality_v0

如您所见，Thing 的两个构造函数都在生成的静态库中列出了两个条目。我的 g++ 是 4.4.3，但同样的行为也发生在 clang，所以这不仅仅是 gcc 的问题。

这不会导致任何明显的问题，但我想知道：

• 为什么定义的构造函数会列出两次？
• 为什么这不会导致“符号 __ 的多重定义”问题？

---

编辑：对于 Carl，不带 C 参数的输出：

%> nm -g libthing.a
0000000000000030 T _ZN5Thing3fooEv
0000000000000022 T _ZN5ThingC1Ei
000000000000000a T _ZN5ThingC1Ev
0000000000000014 T _ZN5ThingC2Ei
0000000000000000 T _ZN5ThingC2Ev
                 U __gxx_personality_v0

如你所见...同一个函数生成多个符号，这还是蛮好奇的。

当我们在这里的时候，这里是生成的程序集的一部分：

.globl _ZN5ThingC2Ev
        .type   _ZN5ThingC2Ev, @function
_ZN5ThingC2Ev:
.LFB1:
        .cfi_startproc
        .cfi_personality 0x3,__gxx_personality_v0
        pushq   %rbp
        .cfi_def_cfa_offset 16
        movq    %rsp, %rbp
        .cfi_offset 6, -16
        .cfi_def_cfa_register 6
        movq    %rdi, -8(%rbp)
        leave
        ret
        .cfi_endproc
.LFE1:
        .size   _ZN5ThingC2Ev, .-_ZN5ThingC2Ev
        .align 2
.globl _ZN5ThingC1Ev
        .type   _ZN5ThingC1Ev, @function
_ZN5ThingC1Ev:
.LFB2:
        .cfi_startproc
        .cfi_personality 0x3,__gxx_personality_v0
        pushq   %rbp
        .cfi_def_cfa_offset 16
        movq    %rsp, %rbp
        .cfi_offset 6, -16
        .cfi_def_cfa_register 6
        movq    %rdi, -8(%rbp)
        leave
        ret
        .cfi_endproc

所以生成的代码是……嗯……一样的。

---

编辑：为了查看实际调用了什么构造函数，我将Thing::foo() 更改为：

void Thing::foo()
{
    Thing t;
}

生成的程序集是：

.globl _ZN5Thing3fooEv
        .type   _ZN5Thing3fooEv, @function
_ZN5Thing3fooEv:
.LFB550:
        .cfi_startproc
        .cfi_personality 0x3,__gxx_personality_v0
        pushq   %rbp
        .cfi_def_cfa_offset 16
        movq    %rsp, %rbp
        .cfi_offset 6, -16
        .cfi_def_cfa_register 6
        subq    $48, %rsp
        movq    %rdi, -40(%rbp)
        leaq    -32(%rbp), %rax
        movq    %rax, %rdi
        call    _ZN5ThingC1Ev
        leaq    -32(%rbp), %rax
        movq    %rax, %rdi
        call    _ZN5ThingD1Ev
        leave
        ret
        .cfi_endproc

所以它正在调用完整的对象构造函数。

Answer 1

我们首先声明GCC followsthe Itanium C++ ABI。

---

根据 ABI，Thing::foo() 的错误名称很容易解析：

_Z     | N      | 5Thing  | 3foo | E          | v
prefix | nested | `Thing` | `foo`| end nested | parameters: `void`

您可以类似地读取构造函数名称，如下所示。注意没有给出构造函数“name”，而是一个C 子句：

_Z     | N      | 5Thing  | C1          | E          | i
prefix | nested | `Thing` | Constructor | end nested | parameters: `int`

---

但是C1 是什么？您的副本有C2。这是什么意思？

嗯，this is quite simple too：

  <ctor-dtor-name> ::= C1   # complete object constructor
                   ::= C2   # base object constructor
                   ::= C3   # complete object allocating constructor
                   ::= D0   # deleting destructor
                   ::= D1   # complete object destructor
                   ::= D2   # base object destructor

---

等等，为什么这简单？这个类没有基础。为什么它有一个“完整的对象构造函数”和每个都有一个“基础对象构造函数”？

• This Q&A 向我暗示这只是多态性支持的副产品，尽管在这种情况下实际上并不需要它。

• 请注意，c++filt 曾经将此信息包含在其解组后的输出中，but doesn't any more。

• This forum post 提出了同样的问题，唯一的回答并没有更好地回答它，除了暗示 GCC 可以 在不涉及多态性时避免发出两个构造函数，并且这种行为应该在未来得到改善。

• This newsgroup posting 描述了由于这种双重发射而在构造函数中设置断点的问题。再次声明，问题的根源在于对多态性的支持。

其实this is listed as a GCC "known issue":

G++ 发出构造函数和析构函数的两个副本。

通常有三种类型的构造函数（和 析构函数）。

• 完整的对象构造函数/析构函数。
• 基础对象构造函数/析构函数。
• 分配构造函数/释放析构函数。

前两个是不同的，当虚拟基类是 参与。

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这些不同构造函数的含义seems to be as follows：

• “完整的对象构造函数”。它还构造了虚拟基类。

• “基础对象构造函数”。它创建对象本身，以及数据成员和非虚拟基类。

• “分配对象构造函数”。它完成了完整的对象构造函数所做的所有事情，而且它调用 operator new 来实际分配内存...但显然这通常不常见。

如果你没有虚拟基类，[前两个]是 完全相同的; GCC 将在足够的优化级别上，实际上是别名 两者的符号相同。