为什么在多个源文件中包含带有函数定义的头文件会导致'多重定义”错误？

头文件中的多重定义错误

问题定义

考虑以下代码示例：

// complex.h
#include <iostream>

class Complex {
public:
   Complex(float Real, float Imaginary);

   float real() const { return m_Real; };

private:
   friend std::ostream& operator<<(std::ostream& o, const Complex& Cplx);

   float m_Real;
   float m_Imaginary;
};

std::ostream& operator<<(std::ostream& o, const Complex& Cplx) {
   return o << Cplx.m_Real << " i" << Cplx.m_Imaginary;
}

// complex.cpp
#include "complex.h"

Complex::Complex(float Real, float Imaginary) {
   m_Real = Real;
   m_Imaginary = Imaginary;
}

// main.cpp
#include "complex.h"
#include <iostream>

int main()
{
   Complex Foo(3.4, 4.5);
   std::cout << Foo << "\n";
   return 0;
}

编译此代码时代码中，编译器报错：

multiple definition of operator<<(std::ostream&, Complex const&)

错误分析

这个错误的原因是运算符的定义

编译器不会抱怨公共成员函数 real()，因为它是隐式内联的。这意味着编译器会在每个使用 real() 的翻译单元中生成 real() 的代码。

解决方案

此问题有两个主要解决方案：

1. 制作运算符

   通过标记运算符

   inline std::ostream& operator<<(std::ostream& o, const Complex& Cplx) {
      return o << Cplx.m_Real << " i" << Cplx.m_Imaginary;
   }

2. 移动运算符

   或者，您可以定义运算符

其他解决方案

除了使用inline关键字或将定义移动到源文件，还有另一种可能的解决方案：

1. 在函数定义中使用标头保护：

   您可以在函数定义周围添加标头保护以防止它被定义多次。

   #ifndef OPERATOR_LT_LT_DEFINED
   #define OPERATOR_LT_LT_DEFINED
   
   std::ostream& operator<<(std::ostream& o, const Complex& Cplx) {
      return o << Cplx.m_Real << " i" << Cplx.m_Imaginary;
   }
   
   #endif // OPERATOR_LT_LT_DEFINED

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