g++ 不 link 取决于优化设置

Question

所以，这让我在过去的两天里吃不消：

我不能 link 我的应用程序，这取决于我使用的编译器和使用的优化级别：

gcc 与 -O1、-O2、-O3 一起玩得很好，但与 -O0 和
clang 与 -O2 和 -O3 一起玩得很好，但与 -O1 和 -O0 一起玩就失败了。

里面有一堆可怕的模板，但我看不出有什么理由会出现这种晦涩的行为。

这里是重现问题的最少量代码：

#include <map>
#include <memory>
#include <iostream>

using id_type = long;

class CB : public std::enable_shared_from_this<CB>
{
public:
    CB() = default;
    virtual ~CB() = default;
};

template<class F, class C> class SC : public CB
{
};

class FB
{
public:
    virtual ~FB() = default;
    template<class T, class B> T* as(B* v) const { return dynamic_cast<T*>(v);}
};

template<class T>
class F : public FB
{
public:
    virtual std::shared_ptr<CB> create() const
    {
        auto n = std::make_shared<T>();
        return n;
    }
};

struct  B
{
    virtual ~B() = default;
    static const id_type ID = 1;
};

class A : virtual public B, virtual public SC<A, B>
{
public:
    A() = default;
};

static std::map<id_type, std::shared_ptr<FB>> crtrs {
        {A::ID, std::make_shared<F<A>>()}
    };

int main()
{
    std::cout << crtrs.size();
}

这里和网上一样https://gcc.godbolt.org/z/sb9b5E

错误信息如下：

fld@flap ~/work/p/test1                                                                                                                                                                                                                                                           
> $ g++ -O1 main.cpp                                                                                                                                                                                                                                                                        
                                                                                                                                                                                                                                                                                             
fld@flap ~/work/p/test1                                                                                                                                                                                                                                                          
> $ g++ -O2 main.cpp                                                                                                                                                                                                                                                                        
                                                                                                                                                                                                                                                                                             
fld@flap ~/work/p/test1                                                                                                                                                                                                                                                         
> $ g++ -O3 main.cpp                                                                                                                                                                                                                                                                        
                                                                                                                                                                                                                                                                                             
fld@flap ~/work/p/test1                                                                                                                                                                                                                                                           
> $ g++ -O4 main.cpp                                                                                                                                                                                                                                                                        
                                                                                                                                                                                                                                                                                             
fld@flap ~/work/p/test1                                                                                                                                                                                                                                                            
> $ g++ -O0 main.cpp                                                                                                                                                                                                                                                                        
/tmp/cc8D7sNK.o: In function `__static_initialization_and_destruction_0(int, int)':
main.cpp:(.text+0x1c0): undefined reference to `B::ID'
collect2: error: ld returned 1 exit status
                                                                                                                                                                                                                                                                                             
fld@flap ~/work/p/test1                                                                                                                                                                                                                                                            
> $ clang++ -O0 main.cpp                                                                                                                                                                                                                                                                    
/tmp/main-c49b32.o: In function `__cxx_global_var_init.1':
main.cpp:(.text.startup+0x7a): undefined reference to `B::ID'
clang-8: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)
                                                                                                                                                                                                                                                                                             
fld@flap ~/work/p/test1                                                                                                                                                                                                                                                           
> $ clang++ -O1 main.cpp                                                                                                                                                                                                                                                                    
/tmp/main-cf18ee.o: In function `__cxx_global_var_init.1':
main.cpp:(.text.startup+0x3c): undefined reference to `B::ID'
clang-8: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)
                                                                                                                                                                                                                                                                                             
fld@flap ~/work/p/test1                                                                                                                                                                                                                                                            
> $ clang++ -O2 main.cpp                                                                                                                                                                                                                                                                    
                                                                                                                                                                                                                                                                                             
fld@flap ~/work/p/test1                                                                                                                                                                                                                                                           
> $ clang++ -O3 main.cpp

如果有人知道可能是什么原因，欢迎提供任何提示。

Answer 1

您没有在任何地方提供 B::ID 的定义。碰巧的是，通过更高的优化，编译器碰巧忽略了所有访问。

您需要在顶级范围内添加静态成员的定义：

const id_type B::ID;

如果只读取静态常量数据成员，则不需要单独定义，因为编译时常量不被视为 ODR 使用 (One Definition Rule)。您完全需要定义的原因是映射构造函数期望初始化列表中的 std::map::value_type，即 std::pair<const Key, T>。在这种情况下选择的构造函数是 pair( const T1& x, const T2& y ); 为了调用此构造函数，A::ID 的地址即 B::ID 被获取，这构成了 ODR-use，即使对于常量也是如此。

因为在这种情况下 pair 构造函数几乎是微不足道的，它在更高的优化中被内联并且对 &B::ID 的唯一引用消失了，因为 B::ID 的值是已知的并且可以直接已初始化。

另请参阅：static

如果您使用的是 C++17 或更新版本，您也可以使用 B:ID constexpr 代替 const，那么您不需要单独定义，因为 constexpr 隐含地 inline （inline static const 也应该没问题）。

g++ 不 link 取决于优化设置

g++ does not link depending on optimization settings

c++

linker

gcc

c++11