C++ 模块的两步编译？答案

【问题标题】：Two-Step Compile for C++ Modules?C++ 模块的两步编译？
【发布时间】：2021-04-26 06:18:25
【问题描述】：

Clang 和 GCC（也许还有 MSVC？）目前正在为他们的模块实现使用两步编译：

生成 BMI/CMI 但不生成目标文件的模块似乎有一些可能的用途，例如仅导出用于条件编译的类型或 constexpr 变量的模块。

据我从标准中可以理解，没有什么说我必须生成/链接对象文件。所以我想知道在使用这样的模块时我是否遗漏了一些明显的东西，如果我们希望工具支持这种“作为模块构建，而不是作为对象构建”的工作流程？

【问题讨论】：

【解决方案1】：

我希望模块能够为通常不会包含标题的内容提供定义。

想象一下这个模块：

export module hello;

export inline auto say_hello() -> char const* {
    return "hello world";
}

如您所见，该函数是内联的。它也在界面中。现在有了标题，就没有地方放实现了。为了使内联函数成为可能，该语言允许找到多个定义。所以每个 TU 在目标文件中输出自己的定义。

这是使用模块可以避免的重复工作。如您所见，模块接口就像任何其他 cpp 文件一样是 TU。当您导出内联函数时，是的，其他 TU 可以使用该实现，但 all tu 没有必要提供实现，因为它可以放在一个地方：具有里面的内联函数。

我对 constexpr 变量也有同样的期望。它们也需要定义，因为您可以为它们提供参考或地址。以此为例：

export module foo;
import <tuple>;
export constexpr auto tup = std::tuple{1, 'a', 5.6f};

import foo;
int a = std::get<0>(tup);

std::get 函数引用元组。即使它是一个 constexpr 变量，某些上下文（尤其是没有优化的）可能需要使用 ODR 变量。

因此，在我的示例中，即使模块 foo 仅导出 constexpr 变量，我希望 cpp 文件编译为包含定义的目标文件。

也可能发生目标文件中没有任何内容的情况。我也希望它今天表现得像一个空的 TU：

// I'm empty

您可以毫无问题地将此类cpp 文件添加到项目中，并将其链接到您的可执行文件。我希望这些工具与模块的行为相同。

【讨论】：

嗨@Guillaume，“他们也需要定义”，真的，因为标准要求从模块导出的东西在某处定义？同样，我没有在标准中找到这个，但我的阅读可能错过了这个！当然，如果您获取参考资料或地址，他们需要一个定义，但是如果不给他们一个定义，我会阻止人们这样做（或者至少很容易这样做），我可以看到这是“这个”的理想行为事物仅在编译时才有意义”值。安迪。
@Andy 在模块之前需要定义的东西也需要在模块中定义。不需要定义的东西仍然不需要模块定义。您可以 ODR 使用 constexpr 变量，并且可以获取内联函数的地址。两者都需要 C++17 及之前的定义，并且仍然需要 C++20
@Andy 编译器可以像以前一样在每个用户 TU 中输出一个定义（虽然这会浪费资源），或者可以在导出的 TU 中输出一个定义。我不认为标准对此有意见，因为它更有可能是实现定义的行为。
据我所知，clang 可能会在每个导入的 TU 中输出一个定义，因为它们的模型基于预编译的标头，并且它们通常不携带所有权信息。