一つの定義ルール

1 つの定義ルール( ODR )は、 C++ プログラミング言語の重要なルールで、クラス/構造体および非インライン関数はプログラム全体で複数の定義を持つことができず、テンプレートおよび型は翻訳単位ごとに複数の定義を持つことができないことを規定しています。これは、ISO C++ 標準 ( ISO/IEC 14882 ) 2003 のセクション 3.2 で定義されています。他のプログラミング言語にも、同じ目的に向けた類似のルールがありますが、定義が異なります。

簡単に言うと、ODR は次のように述べています。

1. どの翻訳単位でも、テンプレート、型、関数、またはオブジェクトには定義が 1 つしか存在できません。これらの中には、任意の数の宣言を持つことができるものもあります。定義はインスタンスを提供します。
2. プログラム全体では、オブジェクトまたは非インライン関数は複数の定義を持つことはできません。オブジェクトまたは関数を使用する場合は、正確に 1 つの定義を持つ必要があります。使用されないオブジェクトまたは関数を宣言することもできますが、その場合は定義を提供する必要はありません。いかなる場合でも、複数の定義が存在することはできません。
3. 型、テンプレート、externインライン関数など、一部のものは複数の翻訳単位で定義できます。特定のエンティティの場合、各定義は同じトークンのシーケンスを持つ必要があります。異なる翻訳単位内の非 extern オブジェクトと関数は、名前と型が同じであっても、異なるエンティティです。

ODR違反の中には、コンパイラが診断しなければならないものもあります。特に翻訳単位にまたがる違反は、診断する必要はありません。^[1]

一般に、翻訳単位にはクラス型の定義が 1 つしか含まれません。この例では、クラス型 C の定義が 2 つ同じ翻訳単位に存在します。これは通常、適切なヘッダー ガードなしで同じソース ファイルによってヘッダー ファイルが 2 回インクルードされた場合に発生します。

class C {}; // C の最初の定義class C {}; // エラー、C の 2 番目の定義   
   

以下では、Sへのポインタを形成したり、Sへの参照を取る関数を定義したりすることは、Sの型が完全である必要がないため、正当な構成の例です。したがって、定義は必要ありません。^[2]

S型のオブジェクト、S型の引数を取る関数、sizeof式でのSの使用などの定義は、Sが完全でなければならないコンテキストの例であり、したがって定義が必要となる。^[2]

struct S ; // S の宣言 S * p ; // ok、定義は必要ありませんvoid f ( S & ); // ok、定義は必要ありませんvoid f ( S * ); // ok、定義は必要ありませんS f (); // ok、定義は必要ありません - これは関数の宣言のみです。      
          
    
    
         

S s ; // エラー、定義が必要sizeof ( S ); // エラー、定義が必要           
    

場合によっては、型またはテンプレートの定義が複数存在することがあります。複数のヘッダー ファイルとソース ファイルで構成されるプログラムでは、通常、型の定義が複数存在しますが、翻訳単位ごとに定義が 1 つ以上存在することはありません。

プログラムに複数の型定義が含まれている場合、各定義は同等でなければなりません。^[3]

標準以前の C++ では、すべての静的データ メンバーはクラス外で定義する必要がありました。ただし、C++ 標準化プロセス中に、静的 const 整数メンバーについてはこの要件を解除することが決定されました。その目的は、次のような使用を可能にすることでした。

struct C { static const int N = 10 ; }; char data [ C :: N ]; // N はクラス外定義なしで「使用される」  
       

  

の名前空間スコープ定義なしN。

それにもかかわらず、1998年のC++標準の文言では、メンバーがプログラム内で使用される場合、定義が必要とされていました。^{[4]これには、} sizeofまたはtypeidのオペランド以外の場所にメンバーが出現することが含まれており、事実上、上記は不正な形式になっています。^[5]

これは欠陥として特定され、クラス外定義を必要とせずに定数式が必要な場所であればどこにでもそのようなメンバーを出現させることができるように文言が調整されました。これには配列境界、case式、静的メンバー初期化子、非型テンプレート引数が含まれます。^[6]

struct C { static const int N = 10 ; static const int U = N ; // C++03 に準拠};  
       
        


char data [ C :: N ]; // C++03に準拠  

テンプレート< int >構造体D ;  

template <> struct D < C :: N > {}; // C++03 に準拠    

しかし、整数定数式が必要な場所以外で静的const整数メンバーを使用する場合は、定義が必要です。^[7]

構造体C {静的定数int N = 10 ; };  
       


int main () { int i = C :: N ; // C++03 では形式が正しくありません。C::N の定義が必要です。}  
      

この要件は後の標準であるC++11で緩和されました。^[7]

必要なファイルは 4 つあります: "odr.h"、"main.cpp"、"odr1.cpp"、"odr2.cpp"

ここでの頭字語「odr」は「One Definition Rule」の略です。

odr.h:

// 抽象基本クラス
class CBase { public : virtual void xxx () = 0 ; virtual ~ CBase () = default ; };  

	    
	   


外部CBase * odr1_create ();外部CBase * odr2_create ();  
  

メイン

#include "odr.h" 

int main ( int argc , char ** argv ) { CBase * o1 = odr1_create (); CBase * o2 = odr2_create (); o1 -> xxx (); o2 -> xxx (); }    

	   
	   
	
	

odr1.cpp

#include <stdio.h> #include "odr.h" 
 

クラスCDummy : public CBase { public : void xxx () override { printf ( "odr ONE dummy: Hello \n " ); } };     

	   
		
	


CBase * odr1_create () {新しいCDummy ()を返す; }  
	  

odr2.cpp

#include <stdio.h> #include "odr.h" 
 

クラスCDummy : public CBase { public : void xxx () override { printf ( "odr TWO dummy: World \n " ); } };     

	   
		
	


CBase * odr2_create () {新しいCDummy ()を返します。 }  
	  

試しに Linux シェルで次のコマンドでコンパイルします。

g++ -c odr1.cpp
g++ -c odr2.cpp
g++ -c main.cpp
g++ -o odr main.o odr1.o odr2.o

Windows Visual Studio の「ビルド ツール コマンド プロンプト」で、次のコマンドを使用してコンパイルします。

cl /c main.cpp
cl /c odr1.cpp
cl /c odr2.cpp
cl /Feodr.exe main.obj odr1.obj odr2.obj

実行すると、期待される出力は次のようになります。

odr ONEダミー: こんにちは
odr TWO ダミー: 世界

しかし、おそらく次のような結果が得られます:

odr ONEダミー: こんにちは
odr ONEダミー: こんにちは

問題は、C++ リンカーが (2 つの異なる)「CDummy」クラスの仮想メソッド テーブルを構築する方法を理解する必要があり、それがクラス名が異なる場合にのみ機能することです。

• 指令を含める
• ガードを含める