在类定义中定义静态 const 整数成员答案

【问题标题】：Defining static const integer members in class definition在类定义中定义静态 const 整数成员
【发布时间】：2011-03-02 20:16:33
【问题描述】：

我的理解是 C++ 允许在类中定义静态 const 成员，只要它是整数类型。

那么，为什么下面的代码会给我一个链接器错误？

#include <algorithm>
#include <iostream>

class test
{
public:
    static const int N = 10;
};

int main()
{
    std::cout << test::N << "\n";
    std::min(9, test::N);
}

我得到的错误是：

test.cpp:(.text+0x130): undefined reference to `test::N'
collect2: ld returned 1 exit status

有趣的是，如果我注释掉对 std::min 的调用，代码编译和链接就好了（尽管前一行也引用了 test::N）。

知道发生了什么吗？

我的编译器是 Linux 上的 gcc 4.4。

【问题讨论】：

在 Visual Studio 2010 上运行良好。
这个确切的错误在gcc.gnu.org/wiki/…进行了解释
这个问题表明 C++ 对“不要将#defines 用于常量”的回答仍然很差。
@JohannesOvermann 在这方面，我想提一下自 C++17 inline const int N = 10 以来对全局变量使用内联，据我所知，它仍然有一个由链接器定义的存储空间。在这种情况下，也可以使用关键字 inline 在类定义测试中提供静态变量 definition。
如何在另一个类中使用静态 const int 变量？

标签： c++ static declaration definition

【解决方案1】：

我的理解是 C++ 允许在类中定义静态 const 成员，只要它是整数类型。

你说得对。您可以在类声明中初始化静态 const 积分，但这不是定义。

有趣的是，如果我注释掉对 std::min 的调用，代码编译和链接就好了（尽管前一行也引用了 test::N）。

知道发生了什么吗？

std::min 通过 const 引用获取其参数。如果按值取值，则不会有此问题，但是由于需要参考，因此还需要定义。

这是章节/诗句：

9.4.2/4 - 如果static 数据成员是const 整数或const 枚举类型，它在类定义中的声明可以指定一个常量-初始化器，它应该是一个整数常量表达式（5.19）。在这种情况下，成员可以出现在整型常量表达式中。如果在程序中使用该成员，则该成员仍应在命名空间范围内定义，并且命名空间范围定义不应包含 initializer。

有关可能的解决方法，请参阅 Chu 的回答。

【讨论】：

我明白了，这很有趣。在这种情况下，在声明点提供值与在定义点提供值有什么区别？推荐哪一个？
好吧，我相信只要你从不真正“使用”变量，你就可以在没有定义的情况下逃脱。如果仅将其用作常量表达式的一部分，则永远不会使用该变量。否则，除了能够看到标题中的值之外，似乎没有太大的区别——这可能是也可能不是你想要的。
简洁的答案是 static const x=1;是右值但不是左值。该值在编译时可用作常量（您可以使用它来标注数组） static const y; [无初始值设定项] 必须在 cpp 文件中定义，并且可以用作右值或左值。
如果他们能扩展/改进这个就好了。在我看来，初始化但未定义的对象应该被视为与文字相同。例如，我们可以将文字 5 绑定到 const int&。那么为什么不将 OP 的 test::N 视为相应的文字呢？
有趣的解释，谢谢！这意味着在 C++ 中 static const int 仍然不能替代整数#defines。 enum 始终只是有符号整数，因此必须对单个常量使用枚举类。对我来说，将带有常量和已知值的常量声明退化为文字常量是很明显的，这样编译时不会出现问题。 C++还有很长的路要走...

【解决方案2】：

Bjarne Stroustrup 的示例in his C++ FAQ 表明您是正确的，如果您获取地址，则只需要定义。

class AE {
    // ...
public:
    static const int c6 = 7;
    static const int c7 = 31;
};

const int AE::c7;   // definition

int f()
{
    const int* p1 = &AE::c6;    // error: c6 not an lvalue
    const int* p2 = &AE::c7;    // ok
    // ...
}

他说“当（且仅当）静态成员具有类外定义时，您可以获取静态成员的地址”。这表明它会以其他方式工作。也许您的 min 函数会在幕后以某种方式调用地址。

【讨论】：

std::min 通过引用获取其参数，这就是需要定义的原因。
如果 AE 是模板类 AE 并且 c7 不是 int 而是 T::size_type，我将如何编写定义？我在标题中将值初始化为“-1”，但 clang 说未定义的值，我不知道如何编写定义。
@Fabian 我正在旅行，正在打电话，有点忙……但我认为您的评论听起来最好写成一个新问题。写一个MCVE 包括你得到的错误，也可能抛出 gcc 所说的内容。我敢打赌人们会很快告诉你这是什么。
@HostileFork：在编写 MCVE 时，您有时会自己找出解决方案。对于我来说，答案是template<class K, class V, class C> const typename AE<K,V,C>::KeyContainer::size_type AE<K,V,C>::c7;，其中 KeyContainer 是 std::vector 的 typedef。必须列出所有模板参数并写 typename 因为它是一种依赖类型。也许有人会发现这个评论很有用。但是，现在我想知道如何将其导出到 DLL 中，因为模板类当然是在标题中。需要导出c7？？？

【解决方案3】：

对于整数类型，另一种方法是将常量定义为类中的枚举：

class test
{
public:
    enum { N = 10 };
};

【讨论】：

这可能会解决问题。当 N 用作 min() 的参数时，它将导致创建一个临时变量，而不是尝试引用一个假定存在的变量。
这样做的好处是可以设为私有。

【解决方案4】：

不仅仅是int。但是你不能在类声明中定义值。如果你有：

class classname
{
    public:
       static int const N;
}

在 .h 文件中，你必须有：

int const classname::N = 10;

在 .cpp 文件中。

【讨论】：

我知道您可以在类声明中声明任何类型的变量。我说我认为静态整数常量也可以在类声明中定义。不是这样吗？如果不是，为什么编译器在我尝试在类中定义它的那一行没有给出错误？此外，为什么 std::cout 行不会导致链接器错误，而 std::min 行会导致？
不，不能在类声明中定义静态成员，因为初始化会发出代码。与也发出代码的内联函数不同，静态定义是全局唯一的。
@HighCommander4：您可以为类定义中的static const 整数成员提供初始化程序。但这仍然没有定义该成员。有关详细信息，请参阅 Noah Roberts 的答案。

【解决方案5】：

这是解决此问题的另一种方法：

std::min(9, int(test::N));

（我认为 Crazy Eddie 的回答正确地描述了问题存在的原因。）

【讨论】：

甚至std::min(9, +test::N);
这是一个大问题：这一切都是最优的吗？我不了解你们，但我对跳过定义的最大吸引力在于它在使用 const static 时不应该占用内存和开销。

【解决方案6】：

从 C++11 开始，您可以使用：

static constexpr int N = 10;

这理论上仍然需要您在 .cpp 文件中定义常量，但只要您不获取N 的地址，任何编译器实现都不太可能产生错误;)。

【讨论】：

如果您需要像示例中那样将值作为“const int&”类型的参数传递怎么办？ :-)
效果很好。您不是 instantiating N 那样，只是将 const 引用传递给临时对象。 wandbox.org/permlink/JWeyXwrVRvsn9cBj
可能是 C++17，而不是 C++14，甚至在早期版本的 gcc 6.3.0 及更低版本中也不是 C++17，这不是标准的东西。但感谢您提及这一点。
啊，是的，你是对的。我没有在 wandbox 上尝试 c++14。哦，那是我说的“这在理论上仍然需要你定义常数”的部分。所以，你说得对，它不是“标准的”。

【解决方案7】：

C++ 允许在类中定义静态 const 成员

不，3.1 §2 说：

声明是一个定义，除非它声明了一个函数而不指定函数的主体 (8.4)，它包含 extern 说明符 (7.1.1) 或链接规范 (7.5)，并且既不包含初始化器也不是函数体，它在类定义中声明一个静态数据成员（9.4），它是一个类名声明（9.1），它是一个不透明枚举声明（7.2），或者它是 typedef 声明 (7.1.3)、using-declaration (7.3.3) 或 using-directive (7.3.4)。

【讨论】：