C++ 中如何使用內聯說明符來保留一個定義規則？

Question

我一直在試圖弄清楚inline說明符如何保留 ODR。 到目前為止，我寫的所有內容似乎都沒有必要，因為包含保護確保定義只包含一次。

假設我在名為constants.h的文件中有以下定義

#ifndef CONSTANTS_H
#define CONSTANTS_H

namespace constants {
    inline const double pi { 3.14159255358979323846 };
    inline const double e  { 2.71828182845904523536 };
}

#endif

根據我對與 ODR 相關的inline理解，編寫inline說明符是為了確保這些常量的定義僅在多個翻譯單元中初始化一次。 因此，如果我將這個文件包含在a.cpp和b.cpp一切都應該很好。

現在，讓我們刪除inline關鍵字。

#ifndef CONSTANTS_H
#define CONSTANTS_H

namespace constants {
    const double pi { 3.14159255358979323846 };
    const double e  { 2.71828182845904523536 };
}

#endif

現在，如果我將其包含在a.cpp和b.cpp沒有問題。 我想這是因為包含警衛確保同一事物的多個定義不會出現兩次。

接下來，讓我們移除包含守衛

namespace constants {
    const double pi { 3.14159255358979323846 };
    const double e  { 2.71828182845904523536 };
}

還是沒有問題。 可能是因為const限定的變量定義默認具有內部鏈接。 因此，在a.cpp和b.cpp包含constants.h使這些定義中的每一個都默認為各自的翻譯單元內部。

很難打破跨多個翻譯單元的 ODR。 現在讓我們刪除 const。

namespace constants {
    double pi { 3.14159255358979323846 };
    double e  { 2.71828182845904523536 };
}

現在！ ODR 跨越多個翻譯單元。 讓我們嘗試使用inline修復此問題，以便編譯器知道只定義這些變量一次。

namespace constants {
    inline double pi { 3.14159255358979323846 };
    inline double e  { 2.71828182845904523536 };
}

好的，沒有更多錯誤，這個文件可以再次包含在多個翻譯單元中。 那么為什么將頭文件中的常量聲明為inline被認為是“最佳實踐”？ 打破 ODR 似乎需要付出很多努力，並且在包含守衛的情況下inline是多余的。

Answer 1

未使用說明符 extern 聲明的常量具有內部鏈接。

所以所有包含這些聲明的編譯單元

namespace constants {
    const double pi { 3.14159255358979323846 };
    const double e  { 2.71828182845904523536 };
}

有自己的常數 pi 和 e。

來自 C++ 14 標准（3.5 程序和鏈接）

3 具有命名空間范圍 (3.3.6) 的名稱具有內部鏈接，如果它是

(3.2) — 非 volatile const 限定類型的變量，既未顯式聲明為 extern 也未先前聲明為具有外部鏈接； 或者

與上述聲明相反，這些聲明

namespace constants {
    double pi { 3.14159255358979323846 };
    double e  { 2.71828182845904523536 };
}

有外部聯動。 因此，如果這些聲明（也是定義）包含在多個編譯單元中，則編譯器會發出錯誤消息，因為一個定義規則被破壞。

例如，如果您在未命名的命名空間中聲明它們，則可以使上述變量具有內部鏈接

namespace constants {
    namespace {
        double pi { 3.14159255358979323846 };
        double e  { 2.71828182845904523536 };
    }
}

至於這些聲明

namespace constants {
    inline double pi { 3.14159255358979323846 };
    inline double e  { 2.71828182845904523536 };
}

然后可以在多個編譯單元中定義具有外部鏈接的內聯變量。 此外，應在每個使用 ODR 的編譯單元中定義內聯變量。