（为什么）我们可以在初始化时将非静态类成员分配给静态变量吗？答案

【问题标题】：(Why) can we assign non-static class members to static variables in initialization?（为什么）我们可以在初始化时将非静态类成员分配给静态变量吗？
【发布时间】：2020-09-21 05:10:11
【问题描述】：

在更大的代码库中，我遇到过这样的代码 (see on godbolt)：

struct Foo {};

struct Base {
    Foo* a;
};

struct Bar : public Base {
    static Foo* Bar::*mybar[];
};

Foo* Bar::Bar::*mybar[] = {
    &Base::a
};

说实话，我很困惑。这看起来像是在使用Base 的非静态成员变量初始化Bar 中的Foo 指针的静态数组。没有对象怎么可能？

（免责声明：这是在实际工作的生产代码中发现的 - 希望不依赖于 UB？）

另外，如果我删除像here 这样的限定名称查找有什么问题吗？我想重构代码并使其更具可读性。所有这些Bar::s 似乎都是多余的，但由于我对代码感觉不太舒服，我宁愿先了解其中的含义。

【问题讨论】：

你把&Base::a成员指针和Base b; &b.a;对象指针混淆了吗？
生产代码真的是Foo *Bar::Bar::*mybar，还是Foo *Bar::* Bar::mybar？
@1201ProgramAlarm 感谢您的注意：确实这是一个错字 - 我已经更新了我的问题，包括上帝螺栓链接。

标签： c++ class c++11 inheritance static

【解决方案1】：

与普通指针不同，类成员指针可以看作是类的偏移量，它们告诉您它们指向对象的哪个成员。所以在你的代码中，mybar 是一个类成员指针数组。当你这样做时

Foo *Bar::Bar::*mybar[] = {
    &Base::a
};

您使用指向Base 的a 成员的指针初始化数组。这实际上并不是指向a，它只是告诉编译器如果您使用对象访问它，则返回该对象的哪个成员。看起来像

Base foo; // now we have an actual object
foo.*mybar[0]; // access the `a` member of `foo` by using the "offset"

【讨论】：

【解决方案2】：

首先，Bar::mybar 是 pointers to members 的数组。这些不是实际的指针。它们更像是对对象偏移的抽象。它们允许间接访问成员。给定一个Base 对象（或从它派生的对象），我们可以调用它们，如下所示

aBar.*mybar[0] // This resolve to a Foo* inside aBar

另外需要注意的是，在您的示例中，命名空间范围内的对象不是Bar::mybar 的定义。这是一个不相关的数组。正确的定义是

Foo* Bar::* Bar::mybar[] = {
    &Base::a
};

因为你的定义是错误的，所以删除一些限定名没有效果。当你删除它时，你就剩下了

static Foo *mybar[];

Foo Bar::*mybar[] = {
    &Base::a
};

声明的类型和“定义”不匹配。但是你没有出错，因为它们实际上是不同的对象。

在正确的定义中，每个Bar:: 限定符都是必需的，并且用于不同的目的。一个用于创建正确的类型（指向Bar 的成员的指针），另一个指定正在定义的Bar 的静态成员，并且在每个静态类成员定义中都是必需的。

【讨论】：

感谢您的注意：确实这是一个错字 - 我已经更新了我的问题，包括 godbolt 链接。但是here，如果第8行和第11行不重合，为什么Bar中没有对应的声明，第11行还要编译？
我已经在回答中提到了这个问题。您的定义与Bar 中的任何声明都不对应。它是TYPE mybar[] = { ... }; 形式的命名空间范围的声明。这没有定义Bar 的成员。为此，您需要TYPE Bar::mybar ...
哇，这是一个快速的回复 :-) 我想我明白你的意思，但需要更深入地挖掘。但你肯定解决了鞋夹的问题！谢谢。

【解决方案3】：

没有对象怎么可能？

可以在没有对象的情况下创建指向成员变量的指针。只有在对象存在时，指针才能用于取消引用实际成员。

更简单的例子：

struct Foo { int m; int n};

using MemberPtr = int Foo::*;

MemberPtr p1 = &Foo::m;  // Instance of Foo is not needed.
MemberPtr p2 = &Foo::n;  // Instance of Foo is not needed.

*p1 = 10; //  Not allowed.
*p2 = 20; //  Not allowed.

Foo a;
a.*p1 = 10;  // Changes a.m
a.*p2 = 20;  // Changes a.n

Foo b;
b.*p1 = 30;  // Changes b.m
b.*p2 = 40;  // Changes b.n

请注意，您可以使用指向成员变量的相同指针来更改类的两个实例的成员值。

【讨论】：