在 header 中声明的变量模板是否违反 ODR？

Question

当 header 文件包含如下模板变量时会发生什么：

template <class T>
std::map<T, std::string> errorCodes = /* some initialization logic */;

这个变量使用安全吗？ 对此进行了一些研究，我发现：

1. 模板是隐式外部的，但这确实会导致 ODR 违规
2. 如果没有任何 static 或 inilne 或 constexpr 装饰，我最终会得到多个定义
3. C++17 的关键字inline更改了规则，但 c++20 具有不同的行为（？）

那么是哪一个呢？

Answer 1

这个变量使用安全吗？

是的，您可以在标题中以这种方式声明变量模板，然后在其他翻译单元中使用它们。 下面给出一个例子：

header.hpp

#ifndef HEADER_H
#define HEADER_H
#include <map>
template <class T>
std::map<T, std::string> errorCodes{}; //zero initialized value. Also, note there is no need to use keyword inline here 

#endif

打印文件

#ifndef PRINT_H
#define PRINT_H

void print();

#endif 

打印.cpp

#include "print.hpp"
#include "header.hpp"
#include <iostream>
void print()
{
    std::cout << errorCodes<int>.at(15) << std::endl; // This is safe: prints SomeString
}

主文件

#include <iostream>
#include "print.hpp"
#include "header.hpp"
int main()
{
    errorCodes<int>[15] = "SomeString"; //This is safe 
    print();
}

请注意，在上面的程序中，在定义变量模板errorCodes时，您不需要在 header.hpp 中使用关键字inline 。 C++编译系统会处理这个问题。

以上程序的output可以看这里。

Answer 2

模板从单一定义规则[basic.def.odr]/13中获得例外：

如果每个定义出现在不同的翻译单元中并且定义满足以下要求，则程序中可以有多个 [...] 模板化实体 ([temp.pre]) [...] 的定义。

那里有很多要求，但基本上如果你在 header 中有一个变量模板（变量模板是一种模板化实体）并且只包括来自多个翻译单元的 header，它们将具有相同的令牌对令牌相同定义（因为#include ），所以有多个定义就可以了。

这与您不需要在标题中声明 function 模板inline的原因相同，但确实需要声明常规函数inline 。

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在 C++17 中，此措辞如下：

There can be more than one definition of a class type, enumeration type, inline function with external linkage ([dcl.inline]), inline variable with external linkage ([dcl.inline]), class template, non-static function template, static data member of a class template, member function of a class template, or template specialization for which some template parameters are not specified ([temp.spec], [temp.class.spec]) in a program provided that each definition appears in不同的翻译单元，并提供定义满足以下要求。

请注意，变量模板不在该列表中，这只是一个遗漏（它总是打算工作）。 这是CWG 2433 ，于 2019 年采用，但作为缺陷报告 (DR)，因此我不会将其视为 C++20 更改。 这是引入了我之前引用的“模板化实体”项目符号的 DR（而不是手动列出几种不同类型的模板化实体，并且缺少一个）。