链接错误：重复的符号

Question

我有以下4个源文件：

//a.h

#pragma once

namespace proj {
class A {} a;
} // namespace proj

---

//b.h

#pragma once

namespace proj {
int foo();
} // namespace proj

---

// b.cpp

#include "proj/a.h"

namespace proj {
int foo() {
  A b = a;
  return 0;
}
} // namespace proj

---

// c.cpp

#include "proj/a.h"
#include "proj/b.h"

using namespace proj;

int main() {
  A b = a;
  foo();
  return 0;
}

当我尝试编译c.cpp时，出现以下链接错误：

duplicate symbol proj::a      in:
    buck-out/gen/proj/c#compile-c.cpp.ob5f76e97,default/c.cpp.o
    buck-out/gen/proj/b#default,static/libb.a(b.cpp.o)
duplicate symbol ___odr_asan._ZN4proj1aE in:
    buck-out/gen/proj/c#compile-c.cpp.ob5f76e97,default/c.cpp.o
    buck-out/gen/proj/b#default,static/libb.a(b.cpp.o)
ld: 2 duplicate symbols for architecture x86_64
collect2: error: ld returned 1 exit status

Build failed: Command failed with exit code 1.
stderr: duplicate symbol proj::a      in:
    buck-out/gen/proj/c#compile-c.cpp.ob5f76e97,default/c.cpp.o
    buck-out/gen/proj/b#default,static/libb.a(b.cpp.o)
duplicate symbol ___odr_asan._ZN4proj1aE in:
    buck-out/gen/proj/c#compile-c.cpp.ob5f76e97,default/c.cpp.o
    buck-out/gen/proj/b#default,static/libb.a(b.cpp.o)
ld: 2 duplicate symbols for architecture x86_64
collect2: error: ld returned 1 exit status

我认为这是因为b.cpp与c.cpp分别编译，预处理器在每个文件中单独包含头文件a.h，当链接时，链接器会找到两个版本的符号a。

如何声明一个类（在本例中是a），使其可以在整个程序中使用并避免上述链接错误？

参考资料

我正在使用gcc-7（gcc-7（Homebrew GCC 7.2.0_1）7.2.0）在Mac OS X 10.13.3上，使用-std=c++17。

构建系统

这应该与问题无关，但如果有人觉得有用，也可以包括在内。

我正在使用buck编译代码（尽管这应该与问题无关），BUCK文件如下：

cxx_library(
    name='a',
    exported_headers=['a.h'],
    visibility=['PUBLIC'],
)

cxx_library(
    name='b',
    exported_headers=['b.h'],
    srcs = ['b.cpp'],
    deps = [':a'],
    visibility=['PUBLIC'],
)

cxx_binary(
    name='c',
    srcs = ['c.cpp'],
    deps = [':a', ':b'],
)

- user1413793

---

你的 a.h 声明了一个变量 class A {} a;，因此每个包含 a.h 的 cpp 文件都会重新声明 proj::a。你需要在只有一个 cpp 文件中声明它，并将其作为 extern 在 a.h 中声明。 - Richard Critten

我们来退一步。你似乎把 a 当作“默认值”。为什么这样做？ - StoryTeller - Unslander Monica

所以对于我的“实际”用例，我的类需要进行一些昂贵的设置工作，而对于大多数情况下，我只需要一个类的默认实例化。因此，与其每次重新实例化，我只想要一个在整个程序中都可以访问的实例。 - user1413793

但是你把它复制到了所有地方。如果默认构造如此昂贵，那么复制真的很便宜吗？ - StoryTeller - Unslander Monica

据我所知（从这个简单的例子：https://godbolt.org/g/RQWwi5），它不应该在所有地方都复制对象。在我给出的代码示例中，是的，我正在复制它，但那只是为了展示用法。在我的实际代码中，我只引用已声明的对象。 - user1413793

Answer 1

如果标记为C++17，您可以利用新的内联变量语言特性：

namespace proj {
    class A {};
    inline A a;
} // namespace proj

inline变量现在与inline函数的行为相同：多个定义的a将被折叠成一个。

- Barry

---

它们会被折叠成一个，还是会被多次实例化（每个编译单元一次）？ - Bill Kotsias

Answer 2

对于标准之前的解决方案：¹

链接器错误的原因非常明显。

//a.h

#pragma once

namespace proj {
    class A {} a; // Declares proj::A proj::a implicitly as an instance
                  // everywhere a.h is included.
                  // Thus the linker gets confused which one to use primarly.
}

方案一（单个实例）：

我如何声明一个类的实例（在本例中为a），使其可在整个程序中使用并避免上述链接错误？

// a.h
#pragma once

namespace proj {
    class A {};
    extern A a;
}

---

// a.cpp
#include "a.h"

namespace proj {
    proj:A a;
}

备选方案2（每个翻译单元一个实例）：

// a.h
#pragma once

namespace proj {
    class A {};
}

---

// b.cpp   
#include "a.h"

namespace { // <<< unnamed (aka anonymous) namespace
            //     privately visible for translation unit
    proj:A a;
}

---

// c.cpp   
#include "a.h"

namespace {
    proj:A a;
}

---

¹⁾_{否则可能@Barry's answer最适用。}

- user9212993