如果C++的inline函数中有宏，行为是怎样的？

Question

这里是几份C++代码：

a.h

#include <iostream>
#ifndef STR
#define STR "default"
#endif

struct A {
    static void print() { std::cout << STR; }
};

imp1.cc

#define STR "imp1"
#include "a.h"
void imp1() { A::print(); }

imp2.cc

#define STR "imp2"
#include "a.h"
void imp2() { A::print(); }

main.cc

void imp1();
void imp2();
int main() { imp1(); imp2(); }

我们知道，在类定义中定义的函数默认是inline函数，inline函数将建议编译器在行内展开代码。那么main打印的是imp1, imp2还是str？

我找不到相关的资料。相同的代码，编译命令为g++ main.cc imp1.cc imp2.cc时，在GCC 6.1.1上面是打印imp1imp2，在MinGW GCC 4.8.1上面是打印imp1imp1。在编译命令为g++ imp2.cc imp1.cc main.cc，在GCC 6.1.1上面没有变化，在MinGW GCC 4.8.1上面是打印imp2imp2。

请问C++ standard有相关规定（也就是说是MinGW的bug），还是未定义行为呢？

Answer 1

試了一下，gcc 如果 -O2 或 -O1 優化，出來的結果 imp1imp2 這樣的，如果是 -O0 優化，出來的 imp1imp1 或 imp2imp2

原因應該是在沒有 -O 最佳化的情況下 inline 會被 gcc 忽略，以方便除錯。

標準裡 inline 應該是一個 suggestion，而不是一個強制的要求。如果沒有 inline，.o 檔案的順序就成了決定性因素。

$ gcc -v
使用内建 specs。
COLLECT_GCC=gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/6.1.1/lto-wrapper
目标：x86_64-pc-linux-gnu
配置为：/build/gcc-multilib/src/gcc/configure --prefix=/usr --libdir=/usr/lib --libexecdir=/usr/lib --mandir=/usr/share/man --infodir=/usr/share/info --with-bugurl=https://bugs.archlinux.org/ --enable-languages=c,c++,ada,fortran,go,lto,objc,obj-c++ --enable-shared --enable-threads=posix --enable-libmpx --with-system-zlib --with-isl --enable-__cxa_atexit --disable-libunwind-exceptions --enable-clocale=gnu --disable-libstdcxx-pch --disable-libssp --enable-gnu-unique-object --enable-linker-build-id --enable-lto --enable-plugin --enable-install-libiberty --with-linker-hash-style=gnu --enable-gnu-indirect-function --enable-multilib --disable-werror --enable-checking=release
线程模型：posix
gcc 版本 6.1.1 20160802 (GCC) 

Answer 2

應該是GCC沒有進行inline（即使你寫了inline，編譯器也不保證進行inline），這樣的話，到了鏈接階段，對於A::print的引用，用哪個.o文件中的A:: print都有可能（都是弱符號），但一定只會使用一個。

Answer 3

樓主需要搞清楚編譯的過程，
1.預處理(Preprocessing)
2.編譯(Compilation)
3.彙編(Assembly)
4.連結(Linking)

define在預處理階段
inline在編譯階段

這樣應該明白了吧

Answer 4

環境：

Apple LLVM version 8.0.0 (clang-800.0.38)
Target: x86_64-apple-darwin16.0.0
Thread model: posix

clang -O0 -O1 的結果是 imp1imp1
clang -O2 -O3 的結果是 imp1imp2

我將程式碼修改了一下，強制使用內聯：

struct A {
    __attribute__((always_inline)) static void print() { std::cout << STR; }
};

在任何最佳化開關下都是 imp1imp2

而當程式碼強制禁止內聯的時候：

struct A {
    __attribute__((noinline)) static void print() { std::cout << STR; }
};

結果與文件順序相關：
如果imp1.cpp 排在前面，在任何最佳化開關下都是imp1imp1；
如果imp2.cpp 排在前面，在任何最佳化開關下都是imp2imp2；

解釋如下：
強制內聯時，內聯函數的宏會在兩個檔案中被獨立的替換；
禁止內聯時，內聯函數的宏會在第一個編譯單元被替換(因為如果在多個編譯單元被替換就等於內聯了)。
未強制的時候（無 __attribute__）在 -O0 -O1下，編譯器會關閉內聯，而 -O2 -O3 下才開啟。

除了成員函數之外，如果是普通內聯函數（non-member,non-static-member）定義在頭文件裡，會造成編譯錯誤，因為重定義；而定義在cpp 裡則根本不會被其他文件的巨集所影響。