为什么允许在多个 cpp 文件中重新定义类[重复]

Question

让我有两个 cpp 文件：

//--a.cpp--//
class A
{
public:
    void bar()
    {
        printf("class A");
    }
};
//--b.cpp--//
class A
{
public:
    void bar()
    {
        printf("class A");
    }
};

当我编译并将这些文件链接在一起时，我没有错误。但是，如果我要写以下内容：

//--a.cpp--//
int a;
//--b.cpp--//
int a;

编译并链接此源后，我发现a 的重定义错误。但是在我重新定义的类的情况下，但没有引发错误。我很困惑。

Answer 1

类是类型。在大多数情况下，它们是编译时工件；另一方面，全局变量是运行时工件。

在您的第一个示例中，每个翻译单元都有自己的 class a 定义。由于翻译单元彼此分离，并且它们不会生成具有相同名称的全局运行时工件，因此可以。该标准要求每个翻译单元只有一个类的定义 - 请参阅第 3.2.1 和 3.2.4 节：

任何翻译单元不得包含任何变量、函数、类类型、枚举类型或模板的多个定义。

如果以要求类类型完整的方式使用类，则翻译单元中只需要一个类的定义。

但是，该标准允许在不同的翻译单元中定义多个类 - 请参阅第 3.2.6 节：

类类型、枚举类型、带有外部链接的内联函数、类模板、非静态函数模板、类模板的静态数据成员、类模板的成员函数或模板可以有多个定义专业化 如果每个定义出现在不同的翻译单元中，并且定义满足以下要求，则某些模板参数未在程序中指定。 [...]

接下来是一长串要求，归结为两个类定义必须相同；否则，程序被认为是格式错误的。

在第二个示例中，您在两个翻译单元中定义了一个全局运行时工件（变量 int a）。当链接器尝试生成最终输出（可执行文件或库）时，它会找到这两者，并发出重新定义错误。请注意，上面的规则 3.2.6 不包括具有外部链接的变量。

如果您声明变量static，您的程序将编译，因为静态变量对于定义它们的翻译单元是本地的。

虽然这两个程序都会编译，但它们编译的原因是不同的：在多个类定义的情况下，编译器假定两个类是相同的；在第二种情况下，编译器认为这两个变量是相互独立的。

Answer 2

一个定义规则实际上有两种不同的风格。

一种适用于全局变量和命名空间变量、静态类成员和没有inline 关键字的函数的风格，表示整个程序中只能有一个定义。这些是 *.cpp 文件中通常包含的内容。

另一种风格，适用于类型定义、曾经使用 inline 关键字声明的函数以及任何带有模板参数的东西，它表示定义可以在每个翻译单元出现一次，但必须使用相同的源定义并且具有每个中的含义相同。像你一样复制粘贴到两个 *.cpp 文件中是合法的，但通常你会将这些东西放在一个头文件中，然后 #include 来自所有需要它们的 *.cpp 文件中的那个头文件。

Answer 3

除非定义在使用它的翻译单元中可用，否则不能使用类（除非以非常有限的方式）。这意味着您需要多个定义才能在多个单元中使用它，因此语言允许这样做 - 只要所有定义都相同。相同的规则适用于在使用时需要对其进行定义的各种其他实体（例如模板和内联函数）。

通常，您可以通过将定义放在标题中来共享定义，并在需要的地方包含它。

变量只能用于声明，不能用于定义，因此不需要允许多个定义。在您的情况下，您可以通过将其中一个作为纯声明来修复错误：

extern int a;

所以只有一个定义。同样，此类声明通常放在标头中，以确保它们在每个使用它们的文件中都是相同的。

有关单一定义规则的完整详细信息，请参阅 C++11 3.2，[basic.def.odr]。