为什么编译器选项会影响模板实现的选择？

Question

根据我是使用 -O3 编译还是未优化编译，编译器不会选择相同的函数模板实例化。使用 gcc (Debian 8.3.0-6) 8.3.0。

由于疏忽，我在函数模板声明中有一个默认实现：

#pragma once

#include <iostream>

template <int>
void func() { std::cerr << "default impl\n"; } // normally no impl here

以及他们的专长：

#include "func.h"

template <>
void func<1>()
{
    std::cerr << "special 1\n";
}

template <>
void func<2>()
{
    std::cerr << "special 2\n";
}

还有主要功能。

#include "func.h"

int main(void)
{
    func<1>();
    func<2>();

    return 0;
}

编译和运行g++ -Wall func.cpp main.cpp -o main && ./main 给出：

special 1
special 2

使用优化 g++ -O3 -Wall func.cpp main.cpp -o main && ./main 给出：

default impl
default impl

这是预期的吗？代码是否触发了我不知道的意外行为？

感谢制作Wandbox 的cmets 的@NathanOliver。编译有或没有优化显示不同的输出。

Answer 1

您的代码格式错误，无需诊断。因此，不同优化级别的不同行为是可能的。

[temp.expl.spec]

6如果是模板、成员模板或类的成员 模板是明确特化的，那么特化应该是 在第一次使用该专业化之前声明，这将导致 在每个翻译单元中发生的隐式实例化 发生这种使用；不需要诊断。如果程序 没有提供明确专业化的定义，并且 要么专业化的使用方式会导致 要发生的隐式实例化或成员是虚拟成员 函数，程序格式错误，不需要诊断。一个 永远不会为显式生成隐式实例化 已声明但未定义的特化。

函数模板专门用于一个 TU，但另一个没有可用的专门化声明。激进的优化器很可能会选择隐式实例化（内联可用），而不是找到您在其他地方创建的实例化。解决方案是在标题中声明您的专业化存在。

Answer 2

由于 ODR 问题，您的行为未定义。

ODR 表示每个符号应该只有一个定义。内联和模板函数可以有多个定义，但必须具有相同的实现，逐个标记。如果违反此规则，则无需诊断。

编译您的示例时，编译器将实例化您的函数。看看这个：

template <int>
void func() { std::cerr << "default impl\n"; } // normally no impl here

int main(void)
{
    func<1>();
    func<2>();

    return 0;
}

这是编译器看到的。它看不到其他 cpp 文件。编译器将实例化模板并为您的函数创建附加定义。

那么您的其他 cpp 文件将提供另一个不同的定义。

解决方案是在您的标头中转发声明特化：

template<> void func<1>();
template<> void func<2>();

这将告诉编译器特化是在别处声明的，而不是实例化默认的。