C11下内部链接不完整非数组类型试探性定义的合规行为判定

根据C11标准规定，MSVC（cl）和clang的行为符合规范，GCC与ICC（英特尔编译器）的行为不符合规范。 #

背景 #

当具有内部链接的变量的试探性定义为不完整非数组类型时，不同合规编译器实现表现出差异化行为。

示例代码（t940.c） #

static struct s foo;
static struct s {int a;} foo;

各编译器编译结果 #

• gcc 11.2.0：编译无任何输出，无诊断信息
  编译命令：gcc t940.c -c -std=c11 -pedantic -Wall -Wextra -Wno-unused-variable
• clang 13.0.0：编译输出1条警告
  编译命令：clang t940.c -c -std=c11 -pedantic -Wall -Wextra -Wno-unused-variable
  警告内容：

  t940.c:1:17: warning: tentative definition of variable with internal linkage has incomplete non-array type 'struct s' [-Wtentative-definition-incomplete-type]
  static struct s foo;
                  ^
  t940.c:1:15: note: forward declaration of 'struct s'
  static struct s foo;
                ^
  1 warning generated.
  

• cl 19.29.30133：编译报错终止
  编译命令：cl t940.c /c /std:c11 /Za
  错误内容：

  Microsoft (R) C/C++ Optimizing Compiler Version 19.29.30133 for x64
  Copyright (C) Microsoft Corporation.  All rights reserved.
  
  t940.c
  t940.c(1): error C2079: 'foo' uses undefined struct 's'
  t940.c(2): error C2371: 'foo': redefinition; different basic types
  t940.c(1): note: see declaration of 'foo'
  

• icc 2021.1.2：编译无任何输出，无诊断信息
  编译命令：icl t940.c -c -std=c11 -pedantic -Wno-unused-variable

标准依据解释 #

C11标准有明确约束：

1. 6.7节第3条规定：对象的声明如果不是外部定义，不能声明为不完整类型。示例第一行的static struct s foo属于对象声明，此时struct s尚未完成定义，属于不完整类型，已经违反约束，编译器必须给出诊断信息。
2. 6.9.2节关于试探性定义的补充规则也明确：如果具有内部链接的试探性定义到翻译单元末尾仍为不完整类型，程序属于未定义行为，且编译器必须对违反约束的情况给出诊断。
3. 标准仅要求编译器对约束违反给出诊断，警告属于合法的诊断形式，因此clang输出警告符合要求，MSVC选择升级为错误终止编译也符合要求，只有未给出任何诊断的GCC和ICC属于违规。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者pmor