为什么内联用户提供的构造函数 odr-使用基类构造函数？答案

【问题标题】：Why does an inline user-provided constructor odr-uses base class constructors?为什么内联用户提供的构造函数 odr-使用基类构造函数？
【发布时间】：2021-01-23 16:32:03
【问题描述】：

考虑以下说明性示例

#include <iostream>

template <typename>
struct Base {
    static int const touch;
    Base() {
        (void)touch;
    }
};

template<typename CRTP>
int const Base<CRTP>::touch = []{
    std::cout << "Initialized!\n";
    return 0;
}();

struct A : Base<A> {
    A() {} 
};

struct B : Base<B> {
    B() = default;
};

int main() {
}

当上述程序被GCC、Clang或VC++编译并执行时，始终看到如下输出：

Initialized!

所有三个编译器都发出Base<A>::touch 的定义和初始化，而都没有发出Base<B>::touch 的定义和初始化（也通过godbolt 验证）。所以我会得出结论，这是标准的受制裁行为。

对于B的默认构造函数，我们有

[class.ctor]

7 默认构造函数被默认且未定义为已删除，当它被用于创建其类类型 ([intro.object]) 的对象时，或者当它在其第一个之后显式默认时，它被隐式定义声明。

从中可以得出结论，由于这两个条件都不适用于我们的 TU，因此永远不会隐式定义 B::B()。所以它永远不会使用 Base<B>::Base() 和 Base<B>::touch。我觉得这很合理。

但是，我不明白为什么A::A() 最终会使用其基类的成员进行 odr。我们知道

[class.mfct]

1 成员函数可以在其类定义中定义，在这种情况下它是一个内联成员函数...

[dcl.inline]

6 内联函数或变量应在使用 odr 的每个翻译单元中定义，并且在每种情况下都应具有完全相同的定义 ([basic.def.odr])。

[basic.def.odr]

4 ... 类的构造函数按照 [dcl.init] 中的规定进行 odr-used。

我们从不初始化任何类型为A 的对象，因此我们不应该使用它的构造函数来进行odr。所以我们的程序最终不会包含任何A::A() 的定义。

那么为什么它表现得好像存在定义一样？为什么它使用 Base<A>::Base() 并导致其实例化？

【问题讨论】：

标签： c++ templates language-lawyer one-definition-rule

【解决方案1】：

这发生在任何 odr 使用 Base<T>::Base 的内联定义中，例如：

inline void x() {
    Base<char>();
}

struct A : Base<A> {
    A(int) {}
    void x() {
        Base<int>();
    }
};

struct C : Base<C> {
    C();
};

inline C::C() = default;  // See [1]

// Will print "Initialized!" four times

B() = default 不使用 Base<T>::Base，因为它仅定义为 defaulted。尽管在结构上是根据[basic.def]/2 定义的，但由于 [class.ctor]/7 （如您所引用的），它不会“发出”。只有当B::B() 本身是odr-used 时，才会（隐式）定义将odr-use Base<T>::Base 的定义。

对于已定义的其他内联函数，不存在此类豁免。它们的定义无条件（和结构上）包含一个 odr-use Base<T>::Base。 A::A() 在您的示例中是一个定义，而您的程序确实包含使用 Base<T>::Base 的 A::A() 的定义。

“内联函数或变量应在使用它的每个翻译单元中定义”。这是“应”要求（对于使用内联函数的每个 TU，都需要定义），而不是使用内联函数的 odr 的结果。

[1] 作为[dcl.fct.def.default]/5的结果：

用户提供的显式默认函数（即，在其第一次声明后显式默认）在显式默认的位置定义

所以C::C() 有一个默认定义，它会立即生成“隐式”定义。

【讨论】：