静态初始化混乱

Question

我对 c++ 中的一些概念感到非常困惑。例如：我有以下两个文件

//file1.cpp
class test
{
    static int s;
    public:
    test(){s++;}
};

static test t;
int test::s=5;

//file2.cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class test
{
    static int s;
    public:
    test(){s++;}
    static int get()
    {
    return s;
    }
};

static test t;

int main()
{
    cout<<test::get()<<endl;
}

现在我的问题是：
1. 两个文件的类定义不同，如何链接成功？
2.两个类的静态成员是否相关，因为我得到的输出是7。

请解释一下这个静态概念。

Answer 1

它们链接是因为链接器对 C++ 语言几乎一无所知。然而，如果你这样做，你就违反了单一定义规则，你的程序的行为将是未定义的。编写无效代码不是学习 C++ 的好方法。此外，您似乎对静态变量有很多疑问 - 这个概念实际上并不那么复杂 - 您使用的 C++ 教科书没有很好地解释它？

Answer 2

这些类（就链接器而言）是相同的。 get() 只是链接器永远不会看到的内联函数。

类中的静态成员不会将成员限制在文件范围内，而是使其对所有类实例都是全局的。

[edit:] 如果您也将int test::s=5; 放入第二个文件，则会出现链接器错误。

Answer 3

静态是 C++ 中的一种奇怪的野兽，根据上下文有不同的含义。

在File1.cpp中，类定义中的“static int s”表示s是一个静态成员，即对所有test实例都是通用的。

但是，“静态测试t”有不同的含义：静态全局变量只存在于编译单元中，其他单元不可见。如果您对两个不同的事物使用相同的名称，这是为了避免链接器混淆。在现代 C++ 中，人们会为此使用匿名命名空间：

namespace
{
  test t;
}

这意味着 File1.cpp 中的 t 和 File2.cpp 中的 t 是独立的对象。

在File2.cpp中，你还定义了一个静态方法get：静态方法是属于类而不是实例的方法，并且只能访问类的静态成员。

您在示例中没有使用的最后一个静态变量是局部静态变量。局部静态变量在第一次执行时被初始化，并在整个执行过程中保持其值，有点像具有局部作用域的全局变量：

int add()
{
  static value = 0;
  value++;
  return value;
}

重复调用 add() 将返回 1，然后是 2，然后是 3...例如，这种本地静态构造对于本地缓存很有用。

Answer 4

1. 即使两个文件具有不同的类定义，如何成功链接？

您违反了一个定义规则 (ODR)，因为您在不同的翻译单元中以不同的方式定义了同一个类。这会引发可怕的未定义行为。这意味着代码允许执行任何操作，包括但不限于执行您想要的操作、格式化硬盘或导致不明原因的日食。
请注意，不要求编译器/链接器检测 ODR 违规。

1. 两个类的静态成员 s 是否相关，因为我得到的输出为 7。

也许他们是，也许他们不是。确实，未定义的行为可能会做任何事情。您所看到的只是您的编译器和链接器实现方式的产物。
一个可能的实现会愉快地将所有对test::s 的引用链接到同一个实例，但让每个翻译单元拥有并链接到它们自己的t 对象。 （由于该类只有 inline 函数，因此链接器很可能甚至看不到 test 的任何内容，除了 test::s 和那些 t 实例。）

Answer 5

C++ 实际工作方式的令人讨厌的副作用。使用命名空间使类名与外部不同。

过去我在实践中使用了相当繁琐的规则：每个库和文件都必须有一个 private 命名空间，以避免此类链接冲突。或者将实用程序类直接放入主类定义中。无论如何：不要污染全局命名空间，最重要的是确保整个项目中名称的唯一性。 （写到现在我注意到我几乎一字不差地使用了 Java 中的概念。）

我在 C++ 中寻找相当于 C 的静态的结果没有结果...