C++ 类名冲突

Question

对于以下 C++ 代码，我遇到了意外行为。该行为已通过最近的 GCC、Clang 和 MSVC++ 进行了验证。要触发它，需要将代码拆分到多个文件中。

def.h

#pragma once

template<typename T>
struct Base
{
    void call() {hook(data);}
    virtual void hook(T& arg)=0;
    T data;
};

foo.h

#pragma once
void foo();

foo.cc

#include "foo.h"
#include <iostream>
#include "def.h"

struct X : Base<int>
{
    virtual void hook(int& arg) {std::cout << "foo " << arg << std::endl;}
};


void foo()
{
    X x;
    x.data=1;
    x.call();
}

bar.h

#pragma once
void bar();

bar.cc

#include "bar.h"

#include <iostream>
#include "def.h"

struct X : Base<double>
{
    virtual void hook(double& arg) {std::cout << "bar " << arg << std::endl;}
};


void bar()
{
    X x;
    x.data=1;
    x.call();
}

main.cc

#include "foo.h"
#include "bar.h"

int main()
{
    foo();
    bar();
    return 0;
}

预期输出：

foo 1
bar 1

实际输出：

bar 4.94066e-324
bar 1

我预期会发生什么：

在 foo.cc 内部，创建了一个定义在 foo.cc 中的 X 的实例，并通过调用 call()，调用了 foo.cc 中的 hook() 的实现。酒吧也一样。

实际发生了什么：

在 foo.cc 中定义的 X 实例是在 foo() 中创建的。但是在调用 call 时，它不会调度到 foo.cc 中定义的 hook()，而是调度到 bar.cc 中定义的 hook()。这会导致损坏，因为 hook 的参数仍然是 int，而不是 double。

可以通过将 foo.cc 中的 X 定义放在 bar.cc 中的 X 定义之外的其他命名空间中来解决问题

所以最后的问题是：没有编译器警告。 gcc、clang 或 MSVC++ 都没有对此发出警告。按照 C++ 标准的定义，这种行为是否有效？

这种情况似乎有点虚构，但它发生在真实世界的场景中。我正在使用 rapidcheck 编写测试，其中对要测试的单元的可能操作被定义为类。 大多数容器类都有类似的操作，因此在为队列和向量编写测试时，可能会多次出现名称为“Clear”、“Push”或“Pop”的类。由于这些仅在本地需要，我已将它们直接放入执行测试的源中。

Answer 1

您在不同的编译单元中有两个同名但不同的类X，导致程序格式错误，因为现在有两个同名符号。由于只能在链接期间检测到问题，因此编译器无法（也不需要）报告此问题。

避免这种事情的唯一方法是放置任何代码 不打算导出（尤其是所有未在头文件中声明的代码）到anonymous or unnamed namespace：

#include "foo.h"
#include <iostream>
#include "def.h"

namespace {
    struct X : Base<int>
    {
        virtual void hook(int& arg) {std::cout << "foo " << arg << std::endl;}
    };
}

void foo()
{
    X x;
    x.data=1;
    x.call();
}

等价于bar.cc。事实上，这是未命名命名空间的主要（唯一？）用途。

简单地重新命名你的类（例如fooX和barX）在实践中可能对你有用，但不是一个稳定的解决方案，因为不能保证这些符号名称不会被一些不起眼的第三方使用 -在链接或运行时（现在或将来某个时间）加载的派对库。

Answer 2

该程序是病态的，因为它违反了One-Definition Rule 对类X 的两个不同定义。所以它不是一个有效的 C++ 程序。请注意，该标准特别允许编译器不诊断此违规行为。所以编译器是一致的，但程序不是有效的 C++，因此在执行时有Undefined Behaviour（因此任何事情都可能发生）。