对静态类成员的未定义引用

Question

谁能解释为什么下面的代码不能编译？至少在 g++ 4.2.4 上。

更有趣的是，为什么当我将 MEMBER 转换为 int 时它会编译？

#include <vector>

class Foo {  
public:  
    static const int MEMBER = 1;  
};

int main(){  
    vector<int> v;  
    v.push_back( Foo::MEMBER );       // undefined reference to `Foo::MEMBER'
    v.push_back( (int) Foo::MEMBER ); // OK  
    return 0;
}

Answer 1

只是一些附加信息：

C++ 允许将整型和枚举类型的 const 静态类型“定义”为类成员。但这实际上不是一个定义，只是一个“初始化标记”

你仍然应该在课堂之外写下你的成员的定义。

9.4.2/4 - 如果一个静态数据成员是 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初始值设定项。

Answer 2

在 C++17 中，使用inline 变量有一个更简单的解决方案：

struct Foo{
    inline static int member;
};

这是member 的定义，而不仅仅是它的声明。与内联函数类似，不同翻译单元中的多个相同定义不会违反 ODR。不再需要为定义选择最喜欢的 .cpp 文件。

Answer 3

问题的出现是因为新的 C++ 功能和您正在尝试做的事情之间发生了有趣的冲突。首先我们看一下push_back的签名：

void push_back(const T&)

它期望引用T 类型的对象。在旧的初始化系统下，存在这样的成员。例如，下面的代码编译得很好：

#include <vector>

class Foo {
public:
    static const int MEMBER;
};

const int Foo::MEMBER = 1; 

int main(){
    std::vector<int> v;
    v.push_back( Foo::MEMBER );       // undefined reference to `Foo::MEMBER'
    v.push_back( (int) Foo::MEMBER ); // OK  
    return 0;
}

这是因为某处存在一个实际对象，其中存储了该值。但是，如果您切换到指定静态 const 成员的新方法，就像上面那样，Foo::MEMBER 不再是一个对象。它是一个常数，有点类似于：

#define MEMBER 1

但没有预处理器宏的麻烦（并且具有类型安全性）。这意味着需要引用的向量无法获得。

Answer 4

在 C++11 中，上述对于基本类型是可能的

class Foo {
public:  
  static constexpr int MEMBER = 1;  
};

constexpr 部分创建一个静态表达式，而不是一个静态变量——它的行为就像一个极其简单的内联方法定义。不过，在模板类中使用 C 字符串 constexprs 时，该方法被证明有点不稳定。

Answer 5

关于第二个问题：push_ref 将引用作为参数，并且不能引用类/结构的静态 const 成员。调用 static_cast 后，将创建一个临时变量。并且可以传递对该对象的引用，一切正常。

或者至少我解决这个问题的同事是这么说的。

Answer 6

您需要在某处实际定义静态成员（在类定义之后）。试试这个：

class Foo { /* ... */ };

const int Foo::MEMBER;

int main() { /* ... */ }

这应该摆脱未定义的引用。

Answer 7

Aaa.h

class Aaa {

protected:

    static Aaa *defaultAaa;

};

Aaa.cpp

// You must define an actual variable in your program for the static members of the classes

static Aaa *Aaa::defaultAaa;

Answer 8

如果需要定义静态 const 成员，C++ 标准需要定义。

定义是必需的，例如如果使用它的地址。 push_back 通过 const 引用获取其参数，因此编译器需要您的成员的地址，您需要在命名空间中定义它。

当您显式转换常量时，您正在创建一个临时对象，并且该临时对象与引用绑定（根据标准中的特殊规则）。

这是一个非常有趣的案例，我实际上认为值得提出一个问题，以便将 std 更改为对您的常量成员具有相同的行为！

虽然，以一种奇怪的方式，这可以被视为对一元“+”运算符的合法使用。基本上unary + 的结果是一个右值，因此将右值绑定到 const 引用的规则适用，我们不使用静态 const 成员的地址：

v.push_back( +Foo::MEMBER );

Answer 9

不知道为什么强制转换起作用，但是直到第一次加载 Foo 时才分配 Foo::MEMBER ，并且由于您从不加载它，因此永远不会分配它。如果您在某处引用了 Foo，它可能会起作用。