基本 ODR 违规：.h 文件中的成员函数

Question

免责声明：这可能是一个基本问题，但我是一名理论物理学家，通过训练努力学习正确编码，所以请多多包涵。

假设我想为一个相当复杂的物理系统建模。在我的理解中，对这个系统进行建模的一种方法是将它作为一个类来引入。但是，由于涉及到系统，类会很大，可能包含许多数据成员、成员函数和子类。将主程序和此类放在一个文件中会非常混乱，因此为了更好地了解项目，我倾向于将类放在单独的 .h 文件中。这样我就会有类似的东西：

//main.cpp

#include "tmp.h"

int main()
{
    myclass aclass;

    aclass.myfunction();

    return 0;
}

和

// tmp.h

class myclass
{
    // data members
    double foo;
    double bar;

    public: 

    // function members
    double myfunction();
};

double myclass::myfunction()
{
    return foo + bar;
}

然而，这相当于我的新编译器中的以下编译器警告：function definitions in header files can lead to ODR violations。那么我的问题是：处理这种情况的首选方法是什么？我想我可以将 tmp.h 变成 tmp.cpp，但据我所知，这是 .h 文件的预期用途？

Answer 1

通常，类定义放在“.h”文件中，其成员函数的定义放在“.cpp”文件中。

如果你想在头文件中定义成员函数，你需要声明它们inline，或者将它们写在类定义中（这使得它们隐式内联）。

Answer 2

添加到其他答案：

这是一个函数定义：

double myfunction()
{
    return foo + bar;
}

这是一个函数声明：

double myfunction();

声明的目的是向其他代码声明函数的唯一签名。函数可以多次声明，但只能有一个定义，因此有ODR（One Definition Rule）。

作为开始的基本规则，将函数声明放在头文件中，并将定义放在源文件中。

不幸的是，在 C++ 中，事情很快变得更加复杂。

只有函数签名可用的问题是你不能轻易地优化函数中的代码，因为你看不到它。为了解决这个问题，C++ 允许在几种情况下将函数定义放在头文件中。

Answer 3

您必须使用inline 关键字或将myclass 的定义放在.cpp 文件中。

myclass.hpp

#ifndef MY_CLASS_H
#define MY_CLASS_H

class myclass
{
public:
    double myfunction( );
private: 
    double foo;
    double bar;
};

#endif

myclass.cpp

#include "myclass.hpp"

double myclass::myFunction( ) 
{
    return foo + bar;
}

或者您可以使用 inline 在标题 (myclass.hpp) 中定义函数。

#ifndef MY_CLASS_H
#define MY_CLASS_H

class myclass
{
public:
    double myfunction( );
private: 
    double foo;
    double bar;
};

inline double myclass::myFunction( ) 
{
    return bar + foo;
}
#endif

如果您在class 声明中定义myFunction 函数，则可以省略inline 关键字的使用。

#ifndef MY_CLASS_H
#define MY_CLASS_H

class myclass
{
public:
    double myfunction( )
    {
        return foo + bar;
    }
private: 
    double foo;
    double bar;
};

#endif

Answer 4

ODR 代表One Definition Rule。这意味着一切都应该有一个且只有一个定义。现在，如果您在头文件中定义一个函数，则包含该头文件的每个翻译单元都将获得一个定义。这显然违反了 ODR。这就是编译器警告的内容。你有几种方法可以解决这个问题：

1. 将函数声明移至cpp 文件。这样就有了一个单一的定义。
2. 创建函数inline。这意味着该函数可能有多个定义，但您确定所有定义都是相同的，链接器可能会使用其中一个而忽略其余的。
3. 创建函数static（不适用于类方法）。当函数为static 时，每个翻译单元都会获得它自己的方法副本，但它们都是不同的函数，属于一个且仅属于一个编译单元。所以没关系。