当模板类满足 __declspec(import) 时，Visual Studio 链接器错误

Question

这是从我在将小型异常处理库集成到由单个 Visual Studio 解决方案中的约 200 个 Visual C++ 项目组成的代码库时遇到的一个看似小问题开始的。

我遇到了一个链接器问题，由这样的消息表示

3>B_Utils.lib(B_Utils.dll) : error LNK2005: "public: __cdecl ExceptionBase<class std::runtime_error>::ExceptionBase<class std::runtime_error>(class std::basic_string<char,struct std::char_traits<char>,class std::allocator<char> > const &)" (??0?$ExceptionBase@Vruntime_error@std@@@@QEAA@AEBV?$basic_string@DU?$char_traits@D@std@@V?$allocator@D@2@@std@@@Z) already defined in TranslationUnit_2.obj
3>B_Utils.lib(B_Utils.dll) : error LNK2005: "public: virtual __cdecl ExceptionBase<class std::runtime_error>::~ExceptionBase<class std::runtime_error>(void)" (??1?$ExceptionBase@Vruntime_error@std@@@@UEAA@XZ) already defined in TranslationUnit_2.obj
3>B_Utils.lib(B_Utils.dll) : error LNK2005: "public: __cdecl ExceptionBase<class std::runtime_error>::ExceptionBase<class std::runtime_error>(class ExceptionBase<class std::runtime_error> const &)" (??0?$ExceptionBase@Vruntime_error@std@@@@QEAA@AEBV0@@Z) already defined in TranslationUnit_2.obj

乍一看，它看起来是另一个典型的问题，可以通过典型的建议“尝试更改 #include 文件的顺序”或“将实现移出头文件”来解决，但事实并非如此。

我探索了许多类似的相关问题，例如this或this one，但没有一个适合我的情况。至少，建议的食谱对解决我的问题没有帮助。

此外，很早之前我们公司的人在迁移到VS2010的过程中遇到了另一个与Visual Studio链接器相关的问题，结果证明是链接器错误，请参见这里。无论如何，这都不符合我的情况。

所以这个小问题最终以整个小型研究告终。您可以在 github 上找到重现该问题的详细信息和玩具示例。同时，我将尝试尽可能简短地描述以下情况。

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导致构建失败的关键因素是：

1. 3 个项目（让我们将它们命名为 A、B、C），其依赖关系图如下：B->A、C->B、C->A。
2. 在项目A中我们定义了一个模板类。它在项目 A 的标头中实例化。
3. 项目 B 中的 DLL 导出类继承自 2) 中模板类的相同实例化。
4. 项目C至少有两个翻译单元，其中至少一个同时包含2)和3)。

在代码中，它看起来像这样：

A_SDK：

(ExceptionBase.h)
template<typename T>
class ExceptionBase;
--
(foo.h)
#include "ExceptionBase.h"
inline void foo() // same effect would be with template<typename T> void foo()
{
    throw ExceptionBase<std::runtime_error>("Problem");
}

B_Utils：

(Error.h)
#include "ExceptionBase.h"
#if defined(B_EXPORTS)
#define _B_UTILS_EXPORTS_CLASS      __declspec(dllexport)
#else
#define _B_UTILS_EXPORTS_CLASS      __declspec(dllimport)
#endif

struct _B_UTILS_EXPORTS_CLASS Error : public ExceptionBase<std::runtime_error>
{ Error(std::string&& s); } // ctor definition is in *.cpp file

C_客户端：

(TranslationUnit_1.cpp)
#include "A_SDK/foo.h"
#include "B_Utils/Error.h"      // !!! Comment this line --> Build succeeds
void TranslationUnit_1() { 
  foo();                        // !!! Comment this line --> Build succeeds
}
(TranslationUnit_2.cpp)
#include "A_SDK/foo.h"
void TranslationUnit_2() {
  foo();                        // !!! Comment this line --> Build succeeds
}

注意那些标有 的行// !!!。评论其中任何一个都会使构建成功。如上所述，完整的源代码可以在 github 上找到。

谁能解释一下这里出了什么问题吗？本质上，我想了解：

• 我在这里违反了一些规则吗？
• 或者是 Visual Studio 链接器问题？

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PS 有一个解决方法可以帮助我推进我的工作。有关详细信息，请参阅github 的 README。然而，我仍然不清楚问题的根本原因。

Answer 1

Visual Studio 支持团队对这个问题进行了分类，并最终提交了一个错误。调查正在进行中，详细信息可以在 Visual Studio 论坛上查看。一旦收到他们的进一步反馈，我就会更新这个答案。

PS：无论这是否会被识别为链接器错误，我想声明的是，从 DLL 导出复杂的 C++ 接口通常并不是一个好的做法。不幸的是，我无法在我正在使用的代码库中更改它。

就我个人而言，对于基于 DLL 插件的架构，我建议要么使用一些编组层（如 COM），要么根据“沙漏原理”显式设计接口。以下是CppCon 2014 上的精彩演讲，解释了这是什么。