静态常量 double 不能有类内初始值设定。为什么？

Question

以下代码的问题在于，类型为“const double”的静态成员不能具有类内初始值设定项。为什么在以下代码中只适用于“const double”？请帮忙。

class sample{
   static const char mc = '?';
   static const double md = 2.2;
   static const bool mb = true;
};
const char sample::mc;
const double sample::md;
const bool sample::mb;
int main(){
}

- uss

Answer 1

C++03语言标准实现的逻辑是基于以下原则。

在C++中，初始化程序是对象定义的一部分。对于静态成员，在类内部编写的部分实际上只是一个声明。因此，严格来说，在类内直接为任何静态成员指定初始值是“不正确”的。这与该语言的一般声明/定义概念相反。无论你在类内部声明了哪些静态数据，都必须在稍后进行定义。那时你才有机会指定初始化程序。

对于静态整数常量，这个规则有一个例外，因为在C ++中，这样的常量可以形成整数常量表达式（ICE）。 ICE在语言中起着重要作用，为了使它们按预期工作，整数常量的值必须在所有翻译单元中可见。为了使某个常量的值在所有翻译单元中可见，它必须在声明点上可见。为了实现这一点，语言允许在类内直接指定初始化程序。

此外，在许多硬件平台上，常量整数操作数可以直接嵌入到机器指令中。或者常量可以完全消除或替换（例如，乘以8可以实现为移位3）。为了方便生成具有嵌入操作数和/或各种算术优化的机器代码，重要的是将整数常量的值在所有翻译单元中可见。

非整数类型没有任何类似ICE的功能。此外，硬件平台通常不允许直接将非整数操作数嵌入到机器指令中。因此，上述“规则例外”不适用于非整数类型。它简单地没有作用。

- AnT stands with Russia

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为什么对于双精度数，没有像规则一样做出特殊的例外呢？将浮点常量嵌入机器指令中是有意义的吗？ - anton_rh

@anton_rh: 好问题。就纯概念而言，我不知道为什么它被禁止了。至于实际考虑因素，大多数平台根本无法嵌入浮点常量（现在仍然如此）。其中一个原因可能是浮点常量对于这种嵌入来说太大了。然而，在C++11中，constexpr可以让你规避这个限制，至少在概念上是这样的。 - AnT stands with Russia

Answer 2

编译器建议我使用constexpr代替const：

static_consts.cpp:3:29: error: ‘constexpr’ needed for in-class initialization of static data member ‘const double sample::md’ of non-integral type [-fpermissive]
static_consts.cpp:7:22: error: ‘constexpr’ needed for in-class initialization of static data member ‘const double sample::md’ of non-integral type [-fpermissive]

我刚刚接受了这个offer：

class sample{
   static const char mc = '?';
   static constexpr double md = 2.2;
   static const bool mb = true;
};
const char sample::mc;
const bool sample::mb;
int main(){
}

现在它可以正常编译（C++11）。

- anton_rh

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你的编译器比我的编译器（MSVC++）更有用！ - Matthias

非常好的答案。正是我所需要的。谢谢。 - Vasantha Ganesh

这并没有解释为什么 static const 必须是整数类型。只是新版本的 C++ 允许使用 static constexpr 双精度浮点数。 - user904963

Answer 3

在 C++11 之前，只有const 整数类型可以在类定义中直接初始化。这只是标准强加的限制。

使用 C++11，这种限制已不再适用。

- Luchian Grigore

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实际上，根据[class.static.data]p3，只有当静态数据是非易失性的整数或枚举类型的const时，才可以在类定义中初始化。 - Angew is no longer proud of SO

@Angew 您是在谈论“其在类定义中的声明可以指定一个花括号或等号初始化器，其中每个初始化器子句都是赋值表达式且均为常量表达式”吗？因为那是不同的 - 它是关于花括号初始化的。 - Luchian Grigore

这有什么不同吗？根据[dcl.init]，brace-or-equal-initializer ::= = initializer-clause | braced-init-list。 - Angew is no longer proud of SO

仍然无法使用C++11编译器甚至C++14编译器编译这段代码。 - anton_rh

@anton_rh 你使用哪个编译器？ - Luchian Grigore

只要我们在特别提到static const时，C++11中就没有任何更改。关于静态成员的规则在这方面基本上保持不变。即使在C++14中，static const double仍然不能在类内初始化。然而，constexpr有所不同 - 它支持立即初始化程序。 - AnT stands with Russia