如何在标头中初始化静态成员

Question

Given 是一个具有静态成员的类。

class BaseClass
{
public:
    static std::string bstring;
};

String 显然必须在类之外默认初始化。

std::string BaseClass::bstring {"."};

如果我将上述行与类一起包含在标题中，则会收到symbol multiply defined 错误。它必须在单独的cpp 文件中定义，即使是include guards 或pragma once。

没有办法在header中定义吗？

Answer 1

您不能多次定义static 成员变量。如果将变量定义放入标题中，它将在包含标题的每个翻译单元中定义。由于包含保护只影响一个翻译单元的编译，它们也无济于事。

但是，您可以定义static成员函数！现在，乍一看，这似乎没有帮助，当然，该函数可以具有本地 static 变量，并且返回对其中一个变量的引用几乎就像 static 成员变量：

static std::string& bstring() { static std::string rc{"."}; return rc; }

本地static 变量将在第一次调用此函数时被初始化。也就是说，构造会延迟到第一次访问该函数。当然，如果你使用这个函数来初始化其他全局对象，它也可以确保对象被及时构造。如果您使用多个线程，这可能看起来像是潜在的数据竞争，但事实并非如此（除非您使用 C++03）：函数本地 static 变量的初始化是线程安全的。

Answer 2

在 C++17 中，您可以使用内联变量，甚至可以在外部类中使用。

内联说明符在用于具有静态存储持续时间的变量（静态类成员或命名空间范围变量）的 decl-specifier-seq 时，将变量声明为内联变量。

声明为 constexpr 的静态成员变量（但不是命名空间范围的变量）隐式是内联变量。⁽¹⁾

例如：

class Someclass {
public:
    inline static int someVar = 1;
};

或者，

namespace SomeNamespace {
    inline static int someVar = 1;
}

⁽¹⁾https://en.cppreference.com/w/cpp/language/inline

Answer 3

关于

”难道没有办法在header中定义【静态数据成员】吗？

是的。

template< class Dummy >
struct BaseClass_statics
{
    static std::string bstring;
};

template< class Dummy >
std::string BaseClass_statics<Dummy>::bstring = ".";

class BaseClass
    : public BaseClass_statics<void>
{};

正如 Dietmar 建议的那样，另一种方法是使用函数。本质上，这是一个 Meyers 的单身人士（谷歌搜索）。

编辑：另外，由于发布了这个答案，我们已经得到了内联对象提案，我认为它被 C++17 接受。

无论如何，三思而后行这里的设计。全局变量是 Evil™。这本质上是一个全球性的。

Answer 4

使用 C++11 中的声明保留静态值的定义 可以使用嵌套的静态结构。在这种情况下，静态成员 是一个结构，必须在 .cpp 文件中定义，但值 在标题中。

class BaseClass
{
public:
  static struct _Static {
     std::string bstring {"."};
  } global;
};

初始化整个静态结构，而不是初始化单个成员：

BaseClass::_Static BaseClass::global;

通过

访问这些值

BaseClass::global.bstring;

请注意，此解决方案仍然存在顺序问题 静态变量的初始化。当使用静态值时 初始化另一个静态变量，第一个可能没有初始化， 还没有。

// file.h
class File {
public:
  static struct _Extensions {
    const std::string h{ ".h" };
    const std::string hpp{ ".hpp" };
    const std::string c{ ".c" };
    const std::string cpp{ ".cpp" };
  } extension;
};

// file.cpp
File::_Extensions File::extension;

// module.cpp
static std::set<std::string> headers{ File::extension.h, File::extension.hpp };

在这种情况下，静态变量 headers 将包含 { "" } 或 { ".h", ".hpp" }，具体取决于链接器创建的初始化顺序。

Answer 5

§3.2.6 和当前 c++ 17 草案 (n4296) 中的以下段落定义了不同翻译单元中可以存在多个定义时的规则：

类类型（第 9 条）、枚举类型（7.2）、内联函数可以有多个定义 外部链接（7.1.2），类模板（第 14 条），非静态函数模板（14.5.6），静态数据成员 类模板 (14.5.1.3) 的成员函数、类模板的成员函数 (14.5.1.1) 或模板特化 在程序中未指定某些模板参数（14.7、14.5.5），前提是每个定义 出现在不同的翻译单元中，并且只要定义满足以下要求。给定 这样一个名为 D 的实体在多个翻译单元中定义，然后 [...]

显然，类类型的静态数据成员的定义不会出现在多个翻译单元中。因此，按照标准是不允许的。

来自 Cheers and hth 的建议答案。 - Alf 和 Dietmar 更像是一种“黑客”，利用了

的定义

类模板的静态数据成员 (14.5.1.3)

和

具有外部链接的内联函数 (7.1.2)

允许在多个 TU 中使用（仅供参考：在类定义中定义的静态函数具有外部链接并隐式定义为内联）。

Answer 6

不，它不能在标头中完成 - 至少如果标头在您的源文件中包含不止一次，情况似乎就是这样，否则您不会收到这样的错误。只需将其粘贴在其中一个 .cpp 文件中即可。

Answer 7

更新：我在下面的回答解释了为什么不能按照问题建议的方式完成。至少有两个答案可以绕过这一点；他们可能会也可能不会解决问题。

---

bstring 静态成员必须链接到特定的内存地址。为此，它必须出现在单个目标文件中，因此它必须出现在单个 cpp 文件中。除非您使用#ifdef 来确保发生这种情况，否则您无法在头文件中完成您想要的操作，因为您的头文件可能包含在多个cpp 文件中。