[C++] 유일 정의 규칙(one definition rule/ODR)

C++에서 **One Definition Rule (ODR)**은 중요한 규칙으로, 프로그램 내에서 특정 타입, 함수, 변수 등에 대해 동일한 정의가 한 번만 존재해야 한다는 원칙입니다. ODR은 프로그램의 일관성과 예측 가능성을 보장하는 데 기여합니다.

ODR의 주요 내용

1. 단일 정의:
   • 모든 데이터 타입(클래스, 구조체 등), 함수, 전역 변수는 프로그램의 모든 번역 단위에서 정확히 하나의 정의만 존재해야 합니다. 만약 같은 이름과 같은 형식의 정의가 여러 번 있을 경우, 링커 에러가 발생할 수 있습니다.
2. 헤더 파일 사용:
   • 헤더 파일에 클래스나 함수를 정의할 때는 중복 포함에 주의가 필요합니다. 동일한 헤더 파일이 여러 번 포함되는 경우, 정의가 중복될 수 있으므로, 헤더 파일에서는 선언만 하고 정의는 소스 파일에 두는 것이 일반적입니다. 또한, 헤더 파일 중복 포함을 방지하기 위해 include guards나 **#pragma once**를 사용합니다.
3. 인라인 함수와 템플릿:
   • 인라인 함수와 템플릿은 예외적으로 여러 번 정의될 수 있습니다. 하지만, 모든 번역 단위에서 동일한 정의여야 합니다. C++ 표준에서는 동일한 인라인 함수나 템플릿이 각 번역 단위에서 동일하게 정의된 경우 ODR 위반으로 간주되지 않습니다.
4. 정적 변수와 함수:
   • 정적(static) 함수나 변수는 해당 번역 단위에서만 유효하므로, 같은 이름의 정적 함수가 다른 번역 단위에서 정의되더라도 ODR을 위반하지 않습니다. 다만, 같은 파일 내에서 동일한 이름으로 여러 번 정의하는 것은 허용되지 않습니다.
5. ODR과 외부 링크(External Linkage):
   • 외부 링크를 갖는 객체(함수, 변수 등)는 여러 번 선언될 수 있지만, 정의는 한 번만 있어야 합니다. 선언은 헤더 파일에서, 정의는 소스 파일에서 이루어지는 것이 일반적입니다.

ODR 위반의 예시

// header.h
#ifndef HEADER_H
#define HEADER_H

class MyClass {
public:
    void myFunction(); // 함수 선언
};

#endif // HEADER_H

// source1.cpp
#include "header.h"

void MyClass::myFunction() {
    // 첫 번째 정의
}

// source2.cpp
#include "header.h"

void MyClass::myFunction() {
    // 두 번째 정의 (ODR 위반)
}

위 예시에서 MyClass::myFunction이 두 번 정의되었으므로 ODR을 위반하게 됩니다. 링커는 두 개의 다른 정의가 존재하는 상황에서 어느 것을 사용할지 결정하지 못해 오류를 발생시킵니다.

ODR 위반의 결과

ODR을 위반하면 컴파일 타임에는 문제가 없을 수 있지만, 링크 타임에서 에러가 발생할 수 있습니다. 이는 특히 대규모 프로젝트나 여러 파일로 나누어 작업할 때 문제가 될 수 있습니다.

결론

C++에서 ODR은 코드의 일관성과 안정성을 보장하는 중요한 규칙입니다. 이를 준수함으로써 프로그램의 유지 보수성과 예측 가능성을 높일 수 있습니다. 특히 다중 파일로 구성된 프로젝트에서는 ODR을 신경 써서 코드 설계를 해야 하며, 이를 지키는 것은 소프트웨어 개발의 좋은 습관 중 하나입니다.