[英]ODR violation if template is defined in multiple translation units for different types?
[英]ODR violation in GCC 6.3.0 with types defined in two separate translation units
通过以下代码示例,我们在GCC中看到了一些奇怪的行为。 奇怪的行为是在GCC 6.3.0中违反了ODR,其类型在两个单独的转换单元中定义。 它可能与递归类型定义或不完整类型有关。
我们不确定代码是否有效,或者我们是否以递归定义类型的方式依赖未定义的行为。 请查看如何在两个单独的cpp文件中定义和实例化类似变量的Dynamic类模板。
dynamic_test.h:
#pragma once
#include <algorithm>
#include <type_traits>
namespace dynamic
{
template <class T>
void erasure_destroy( const void *p )
{
reinterpret_cast<const T*>( p )->~T();
}
template <class T>
void erasure_copy( void *pDest, const void *pSrc )
{
::new( pDest ) T( *reinterpret_cast<const T*>( pSrc ) );
}
template <class T>
struct TypeArg {};
struct ErasureFuncs
{
template <class T = ErasureFuncs>
ErasureFuncs( TypeArg<T> t = TypeArg<T>() ) :
pDestroy( &erasure_destroy<T> ),
pCopy( &erasure_copy<T> )
{
(void)t;
}
std::add_pointer_t<void( const void* )> pDestroy;
std::add_pointer_t<void( void*, const void* )> pCopy;
};
enum class TypeValue
{
Null,
Number,
Vector
};
template <typename T>
using unqual = std::remove_cv_t<std::remove_reference_t<T>>;
template <class Base, class Derived>
using disable_if_same_or_derived = std::enable_if_t<!std::is_base_of<Base, unqual<Derived>>::value>;
template <template <class> class TypesT>
struct Dynamic
{
using Types = TypesT<Dynamic>;
using Null = typename Types::Null;
using Number = typename Types::Number;
using Vector = typename Types::Vector;
Dynamic()
{
construct<Null>( nullptr );
}
~Dynamic()
{
m_erasureFuncs.pDestroy( &m_data );
}
Dynamic( const Dynamic &d ) :
m_typeValue( d.m_typeValue ),
m_erasureFuncs( d.m_erasureFuncs )
{
m_erasureFuncs.pCopy( &m_data, &d.m_data );
}
Dynamic( Dynamic &&d ) = delete;
template <class T, class = disable_if_same_or_derived<Dynamic, T>>
Dynamic( T &&value )
{
construct<unqual<T>>( std::forward<T>( value ) );
}
Dynamic &operator=( const Dynamic &d ) = delete;
Dynamic &operator=( Dynamic &&d ) = delete;
private:
static TypeValue to_type_value( TypeArg<Null> )
{
return TypeValue::Null;
}
static TypeValue to_type_value( TypeArg<Number> )
{
return TypeValue::Number;
}
static TypeValue to_type_value( TypeArg<Vector> )
{
return TypeValue::Vector;
}
template <class T, class...Args>
void construct( Args&&...args )
{
m_typeValue = to_type_value( TypeArg<T>() );
m_erasureFuncs = TypeArg<T>();
new ( &m_data ) T( std::forward<Args>( args )... );
}
private:
TypeValue m_typeValue;
ErasureFuncs m_erasureFuncs;
std::aligned_union_t<0, Null, Number, Vector> m_data;
};
}
void test1();
void test2();
dynamic_test_1.cpp:
#include "dynamic_test.h"
#include <vector>
namespace
{
template <class DynamicType>
struct Types
{
using Null = std::nullptr_t;
using Number = long double;
using Vector = std::vector<DynamicType>;
};
using D = dynamic::Dynamic<Types>;
}
void test1()
{
D::Vector v1;
v1.emplace_back( D::Number( 0 ) );
}
dynamic_test_2.cpp:
#include "dynamic_test.h"
#include <vector>
namespace
{
template <class DynamicType>
struct Types
{
using Null = std::nullptr_t;
using Number = double;
using Vector = std::vector<DynamicType>;
};
using D = dynamic::Dynamic<Types>;
}
void test2()
{
D::Vector v1;
v1.emplace_back( D::Number( 0 ) );
}
main.cpp:
#include "dynamic_test.h"
int main( int, char* const [] )
{
test1();
test2();
return 0;
}
运行此代码将导致SIGSEGV具有以下堆栈跟踪:
1 ?? 0x1fa51
2 dynamic::Dynamic<(anonymous namespace)::Types>::~Dynamic dynamic_test.h 66 0x40152b
3 std::_Destroy<dynamic::Dynamic<(anonymous namespace)::Types>> stl_construct.h 93 0x4013c1
4 std::_Destroy_aux<false>::__destroy<dynamic::Dynamic<(anonymous namespace)::Types> *> stl_construct.h 103 0x40126b
5 std::_Destroy<dynamic::Dynamic<(anonymous namespace)::Types> *> stl_construct.h 126 0x400fa8
6 std::_Destroy<dynamic::Dynamic<(anonymous namespace)::Types> *, dynamic::Dynamic<(anonymous namespace)::Types>> stl_construct.h 151 0x400cd1
7 std::vector<dynamic::Dynamic<(anonymous namespace)::Types>>::~vector stl_vector.h 426 0x400b75
8 test2 dynamic_test_2.cpp 20 0x401796
9 main main.cpp 6 0x400a9f
构造Vector将我们直接带到析构函数是很奇怪的。
十分奇怪的是,当我们执行以下操作时,这些错误就会消失:
这是一个有效的实现的精简示例:
template <class Types>
struct Dynamic
{
using Null = typename Types::Null;
using Number = typename Types::Number;
using Vector = typename Types::template Vector<Dynamic>;
...
struct Types
{
using Null = std::nullptr_t;
using Number = long double;
template <class DynamicType>
using Vector = std::vector<DynamicType>;
};
使用链接时间优化(LTO)进行编译时,我们还会看到一些与ODR违规有关的警告:
dynamic_test.h:51: warning: type ‘struct Dynamic’ violates the C++ One Definition Rule [-Wodr]
struct Dynamic
^
是否有人对导致此问题的原因有一些了解?
好的,我花了一些时间来打开和关闭它,但最终我得到了一个非常简单的副本,成为问题的核心。 首先,考虑test1.cpp
:
#include "header.h"
#include <iostream>
namespace {
template <class T>
struct Foo {
static int foo() { return 1; };
};
using D = Bar<Foo>;
}
void test1() {
std::cerr << "Test1: " << D::foo() << "\n";
}
现在, test2.cpp
与此完全相同,除了Foo::foo
返回2,并且在底部声明的函数称为test2
并输出Test2:
依此类推。 接下来, header.h
:
template <template <class> class TT>
struct Bar {
using type = TT<Bar>;
static int foo() { return type::foo(); }
};
void test1();
void test2();
最后, main.x.cpp
:
#include "header.h"
int main() {
test1();
test2();
return 0;
}
您可能会惊讶地发现该程序可以打印:
Test1: 1
Test2: 1
当然,那只是因为我使用以下命令进行编译:
g++ -std=c++14 main.x.cpp test1.cpp test2.cpp
如果我颠倒了最后两个文件的顺序,它们都将打印2。
发生的情况是,链接器最终使用它在任何需要的地方都遇到的Foo
的第一个定义。 嗯,但是我们在匿名名称空间中定义了Foo
,这应该给它内部链接,避免了这个问题。 因此,我们只编译一个TU,然后在其上使用nm
:
g++ -std=c++14 -c test1.cpp
nm -C test1.o
这将产生以下结果:
U __cxa_atexit
U __dso_handle
0000000000000087 t _GLOBAL__sub_I__Z5test1v
0000000000000049 t __static_initialization_and_destruction_0(int, int)
0000000000000000 T test1()
000000000000003e t (anonymous namespace)::Foo<Bar<(anonymous namespace)::Foo> >::foo()
0000000000000000 W Bar<(anonymous namespace)::Foo>::foo()
U std::ostream::operator<<(int)
U std::ios_base::Init::Init()
U std::ios_base::Init::~Init()
U std::cerr
0000000000000000 r std::piecewise_construct
0000000000000000 b std::__ioinit
U std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::operator<< <std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*)
除了大写和小写之外,现在不必担心字母。 小写字母符号是私有的,这是我们期望内部链接符号的方式。 大写字母符号是公共的,并且具有外部链接,并且对于链接器是公开的。
有趣的是,虽然Foo
可能具有内部链接,但Bar
却没有! 第一个转换单元已经使用外部链接定义了符号Bar<Foo>
。 第二翻译单元执行相同的操作。 因此,当链接器链接它们时,它会看到两个翻译单元试图通过外部链接定义相同的符号。 请注意,它是内联定义的类成员,因此它是隐式内联的。 因此,链接器将一如既往地处理此问题:它只是将所有遇到的定义静默地丢弃在第一个之后(因为符号已经定义;链接器从左到右就是这样工作),因此在每个TU中都正确定义了Foo
。 ,但Bar<Foo>
不是。
最重要的是,这是违反ODR的行为。 您将需要重新考虑一些东西。
编辑:看来实际上这是gcc中的错误。 该标准的措辞暗示在这种情况下应该对Foo
进行唯一处理,因此,在每个Foo
上模板化的Bar
应该分开。 链接到错误: https : //gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=70413 。
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