为何带多余类名限定的C++代码可被GCC正常编译？

• 操作系统：CentOS 8
• 编译器版本：GCC 8.5.0 20210514 (Red Hat 8.5.0-4)

C++编码过程中存在如下特殊编译表现：

• 成员函数实现的限定名中多写1层Person类限定，甚至叠加多层Person限定，代码都可无错误、无警告编译通过
• 如果将限定名错写为one::one::Person::set_name，GCC会直接抛出编译错误

对编译生成的目标文件person.o执行nm -C命令查看符号表，输出结果如下：

0000000000000000 T one::Person::set_name(std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> > const&)

从符号输出可以判断，编译器会自动“折叠”重复的类作用域，将多层重复的Person类作用域合并为单个类作用域。

头文件 person.h #

// header file
#include <string>

namespace one {
  class Person {
    public:
      void set_name(const std::string& name);
      void set_age(int age);

    private:
      std::string name_;
      int age_;
  };
}

实现文件 person.cpp #

// implementation
#include "person.h"

// 下方函数定义的限定名中多写了一层Person
void one::Person::Person::set_name(const std::string& name) {
  name_ = name;
}

这个表现是C++标准规则下的正常行为，核心是注入类名机制：

• 每个类完成定义后，类名会被自动注入到自身的作用域中，成为该作用域下可直接访问的合法名称
• 当写出one::Person::这层限定后，名称查找逻辑就已经进入了Person类的作用域范围，此时后续写出的Person，会被解析为类自身的注入类名，语义上等价于类本身
• 叠加多层Person::Person::...的写法，本质上是反复通过注入类名定位到同一个类，最终编译器解析后的语义和单层Person::完全一致，因此可以正常编译，生成符号时也会自动合并为正确的单层类作用域符号
• 错写one::one::Person::set_name时触发编译错误，是因为one是命名空间，命名空间不存在注入类名的自动等效机制，one命名空间下没有嵌套定义另一个同名的one命名空间，名称查找时找不到对应作用域，就会直接报错。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Xiaoyong Guo