编译单元之间共享的全局 const 对象答案

【问题标题】：Global const object shared between compilation units编译单元之间共享的全局 const 对象
【发布时间】：2013-12-21 06:11:03
【问题描述】：

当我声明并初始化一个 const 对象时。

// ConstClass.h
class ConstClass
{
};

const ConstClass g_Const;

两个cpp文件都包含这个头文件。

// Unit1.cpp
#include "ConstClass.h"
#include "stdio.h"

void PrintInUnit1( )
{
    printf( "g_Const in Unit1 is %d.\r\n", &g_Const );
}

和

// Unit2.cpp
#include "ConstClass.h"
#include "stdio.h"

void PrintInUnit2( )
{
    printf( "g_Const in Unit2 is %d.\r\n", &g_Const );
}

当我构建解决方案时，没有链接错误，如果 g_Const 是非常量基本类型，你会得到什么！

而 PrintInUnit1() 和 PrintInUnit2() 表明两个编译单元中有两个地址不同的独立“g_Const”，为什么？

==============

我知道如何解决它。（使用extern关键字声明，并在一个cpp文件中定义它。）

我想知道为什么我在这个示例中没有收到 redfined 链接错误。

【问题讨论】：

标签： c++ hyperlink global-variables constants

【解决方案1】：

https://stackoverflow.com/a/6173889/1508519

命名空间范围内的常量变量具有内部链接。所以他们是基本上是两个不同的变量。没有重新定义。

3.5/3 [basic.link]：

具有命名空间范围 (3.3.5) 的名称具有内部链接，如果它是名字

——一个对象、引用、函数或函数模板，它是显式声明为静态或，

— 明确声明为 const 的对象或引用显式声明的 extern 也没有先前声明为具有外部连锁;或

——匿名联合的数据成员。

如果您希望它具有外部链接，请使用extern。

如另一个答案中所述，头文件只是粘贴在 cpp 文件中。两个 cpp 文件中包含相同的头文件，但它们是独立的翻译单元。这意味着变量的一个实例与另一个实例不同。为了让编译器知道您已经在别处定义了变量，请使用 extern 关键字。这可确保在翻译单元之间仅共享一个实例。然而extern const Test test 只是一个声明。你需要一个定义。只要它在某个 cpp 文件中定义一次，在哪里定义它并不重要。可以随意声明多次（方便放在头文件中）

例如：

常数.h

class Test
{
};

extern const Test test;

Unit1.cpp

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

void print_one()
{ std::cout << &test << std::endl; }

Unit2.cpp

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

void print_two()
{ std::cout << &test << std::endl; }

main.cpp

extern void print_one();
extern void print_two();

int main()
{
   print_one();
   print_two();
}

常量.cpp

#include "Constant.h"
const Test test = Test();

生成文件

.PHONY: all
all:
   g++ -std=c++11 -o test Constant.cpp Unit1.cpp Unit2.cpp main.cpp

【讨论】：

关于“只要在某个 cpp 文件中定义一次，您在哪里定义它并不重要。”，这是（迂腐地）不正确的。首先，语言规范没有任何源文件的概念，也没有头文件和cpp的区别。其次，在实践中，有两种（C++11 三种）通用方法在头文件中定义这样的常量，没有任何一个定义规则问题。
这能解决“初始化失败”吗？我可以从任何（其他）编译单元（例如Unit2.cpp）访问变量并确保它已被初始化（在Constant.cpp 内）吗？如果它不能解决初始化问题，那么 main 可能会随机打印 nullptrs ......

【解决方案2】：

因为您将变量定义放在头文件中。包含头文件就像用文件的内容替换它一样。所以，第一个文件：

// Unit1.cpp
#include "ConstClass.h"  // this will be replace with the content of ConstClass.h
#include "stdio.h"

void PrintInUnit1( )
{
    printf( "g_Const in Unit1 is %d.\r\n", &g_Const );
}

将变为（在编译前的预处理阶段之后）：

// Unit1.cpp
// ConstClass.h
class ConstClass
{
};

const ConstClass g_Const;
//this line is replaced with the content of "stdio.h"

void PrintInUnit1( )
{
    printf( "g_Const in Unit1 is %d.\r\n", &g_Const );
}

第二个文件是：

// Unit2.cpp
// ConstClass.h
class ConstClass
{
};

const ConstClass g_Const;
//this line is replaced with the content of "stdio.h"

void PrintInUnit2( )
{
    printf( "g_Const in Unit2 is %d.\r\n", &g_Const );
}

如您所见，每个文件都有单独的变量g_Const（这仅适用于您的代码，可能根本没有变量，就像宏一样，请参阅我最后一段中的解释）。

如果你想要的不是变量的定义只是头文件中的声明，你应该在头文件中使用extern关键字：

extern const ConstClass g_Const;

然后可以把g_Const变量的定义放到ConstClass.c中

您的代码中有一些问题：

在您的g_Const 定义中没有分配常量值，除非您想要默认值 (0)，否则您必须在定义中为其分配一个常量值。
在 printf 中，你获取了 C++ 变量 const 的地址。这实际上强制编译器在堆栈中创建变量。如果您不获取该地址，它可能能够推断出一个类似于 C 中宏的编译时间数字（您可以在使用 const 变量的代码中直接获取幻数）。

【讨论】：