为什么使用内联函数的程序根据链接顺序和参数具有不同的行为

Why program using inline functions have different behaviors according to link order and parameters?

本文关键字：参数 顺序 函数 为什么 程序 链接      更新时间：2023-10-16

我知道这个问题的答案，但我们可以有一些有趣的分析。我们将学会玩得开心！

我已经使用 gcc 4.1.2 进行这些测试。

首先，此代码不是标准的，因为内联函数在不同的翻译单元中具有不同的定义。我知道那件事。但是，让我们分析一下正在发生的事情，并回答我将提出的三个问题。我们将从中学习:)

我会保持文件简单(例如没有 #ifndef 守卫(。

假设我有这些文件：

增量.h：

inline int increment()
{
    static int value = 0;
    return ++value;
}

递减.h：

int decrement();

递减.cpp：

inline int increment()
{
    static int value = 0;
    return --value; // Attention to this
}
int decrement()
{
    return increment();
}

主.cpp：

#include <iostream>
#include "increment.h"
#include "decrement.h"
using namespace std;
int main()
{
    cout << increment() << endl;
    cout << increment() << endl;
    cout << decrement() << endl;
}

如果我用这个制作文件编译它们：

CC=gcc
CFLAGS=-I. -O2
crazy: main.o decrement.o
        $(CC) -lstdc++ main.o decrement.o -o crazy
main.o: main.cpp increment.h decrement.h
        $(CC) $(CFLAGS) -c main.cpp -o main.o
decrement.o: decrement.cpp decrement.h
        $(CC) $(CFLAGS) -c decrement.cpp -o decrement.o
clean:
        rm -f *.o *.~ crazy

输出为：

1
2
1

如果我从生成文件中删除 -O2 标志：

  CFLAGS=-I.

输出为：

1
2
3

如果我还更改了main.o和decrement.o的顺序(像我刚才所做的那样不带-O2标志(：

$(CC) -lstdc++ decrement.o main.o -o crazy

结果是：

-1
-2
-3

这是怎么回事？为什么 -O2 标志和目标文件链接的顺序会以这种方式更改输出？

这里有两个翻译单元：main.cpp和decment.cpp

让我们替换 increment.h 和 decrement.h 的 #include 指令，看看预处理器传递后 main.cpp 和 decrement.cpp 是什么样子的(我不会替换其他包含(：

递减.cpp：

inline int increment()
{
    static int value = 0;
    return --value; // Attention to this
}
int decrement()
{
    return increment();
}

主.cpp：

#include <iostream>
inline int increment()
{
    static int value = 0;
    return ++value;
}
int decrement();
using namespace std;
int main()
{
    cout << increment() << endl;
    cout << increment() << endl;
    cout << decrement() << endl;
}

在递减的情况下.cpp它会导出类似于链接器的符号：

(inline) int increment::value = 0;
inline int increment(); // exported only if -O2 flag is NOT specified, with -O2 it is inlined
int decrement();

在主.cpp的情况下，它导出：

int (inline) increment::value = 0;
inline int increment(); // exported only if -O2 flag is NOT specified, with -O2 it is inlined
int main();

如果增量实际上是内联的(-O2 标志集(，链接器会在某处定义"int：：increment value = 0"，这些转换单元将变为：

递减.cpp

int decrement()
{
    return --increment::value;
}

主.cpp

#include <iostream>
int decrement();
using namespace std;
int main()
{
    cout << ++increment::value << endl;
    cout << ++increment::value << endl;
    cout << decrement() << endl;
}

所以我们得到这个行为：

1
2
1

但是如果我们删除 -O2 标志，编译器不会内联函数，而是为它们创建一个主体(因此调试起来会更容易，因为调试器将有一个独特的位置来放置该函数的断点(。因此，将为"inline int increment(("创建两个主体。一个递减.cpp (decrement.o(，这将递减值，另一个在 main.cpp (main.o( 中，这将递增值。

在链接时，如果"int increment(("不是内联的，则多个主体定义将导致链接器错误，因为函数的主体只应定义一次。但是由于它是内联的，链接器假设"inline int increment(("的所有主体在所有翻译单元中都是相同的，因为标准规定所有内联函数必须在任何地方都具有相同的主体，链接器只是选择其中的第一个。

如果您链接：

$(CC) -lstdc++ main.o decrement.o -o crazy

第一个主体是 main.o 中的主体，它增加值。所以你得到：

1
2
3

但是，如果您链接：

    $(CC) -lstdc++ decrement.o main.o -o crazy

链接器从 decrement.o 中选取您的主体，这实际上递减了值。所以你得到：

-1
-2
-3

问题：如果一个主体 (main.o( 将值初始化为 0，而另一个主体 (decrement.o( 将其初始化为例如值 = 3，会发生什么情况？你觉得怎么样？

相关文章：