C++中变量的声明和定义有什么区别？

Question

我的问题源自于学习Scott Meyers的《Effective C++》。在该书第二条中，写道：

要将常量的作用域限制在类内，必须使其成为类成员，并确保最多只有一个常量副本，必须使其成为静态成员。

这是正确的。然后立即给出了以下示例：

class GamePlayer {
private:
    static const int NumTurns = 5;
    int scores[NumTurns];
    ....
  };

以下是有关上面示例的说明：

您在上面看到的是NumTurns的声明，而不是定义。

我的第一个问题是：这个声明的意义是什么？

紧接着下面提到：

通常情况下，C++要求您为使用的任何内容提供定义，但静态且为整数类型（例如 - 整数，字符，布尔值）的类特定常量是一个例外。只要您不获取它们的地址，就可以声明并使用它们而无需提供定义。如果您确实取一个类常量的地址，或者如果您的编译器错误地坚持需要定义，即使您不取地址，您也可以提供一个单独的定义，如下所示： const int GamePlayer :: Numturns; //定义NumTurns

现在为什么这是定义而不是声明？

我理解函数的上下文中的区别，但不理解普通变量的上下文中的区别。此外，有人能否扩展作者对上述引用段落的含义：

... if you do take the address of a class constant, or if your .. 部分的意思是什么？

P.S：我是C++的新手。

- Ujjwal Aryan

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当然，这本书会解释这个问题...同时，快速的谷歌搜索可以找到这篇文章，很好地解释了这个问题：http://www.cprogramming.com/declare_vs_define.html - Fantastic Mr Fox

@Amxx 是的，说的好。这也是一个格式良好的问题。+1。 - Fantastic Mr Fox

这与odr规则有关，如果一个变量没有被odr使用，则不需要类外定义。 - Shafik Yaghmour

https://dev59.com/V3M_5IYBdhLWcg3wXx1N - T.C.

我喜欢将在类中初始化的静态数据成员称为“带初始值的声明”。它们从未被定义。 - David G

我的狗是黑色的，是一只拉布拉多犬。这是一个定义 - 它不是一只狗。这是我的狗斑点。这是一个声明，它是一只真正的狗。它是一只黑色的拉布拉多犬。这是我的狗菲多。另一个声明，另一只黑色的拉布拉多犬。 - Mike

Answer 1

和函数一样，变量也可以有'纯声明'的声明和实际定义。你可能会感到困惑，因为你可能没有遇到过许多纯变量声明。

int i; // Definition
extern int i, j; // (Re)declares i, and declares j
extern int j = 0; // Defines j (confusing, eh?)

正如您对函数的熟悉，定义是声明，但不是所有声明都是定义。§3.1/2中写道：

声明是定义，除非[...]它在类定义（9.2、9.4）中声明了一个静态数据成员，

因此，在类内静态数据成员声明中，从来不会定义它们声明的变量。然而，有时候，变量的定义不需要出现。在这种情况下，当您可以直接使用它的值而不必要求变量在运行时存在时，就会出现这种情况。

从技术上讲，只要静态数据成员（或任何实体）没有被“odr-used”，就不必定义它。所有实体的“odr-use”均在§3.2/3中定义：

名为ex的可能评估表达式中出现的变量x，如果将lvalue-to-rvalue转换（4.1）应用于x产生不调用任何非平凡函数且如果x是对象，则ex是表达式e的潜在结果集中的一个元素，其中e的lvalue-to-rvalue转换（4.1）被应用，或者e是一个弃值表达式（Clause 5），则通过ex odrued x。

这看起来很复杂，在标准的早期版本中更简单。但是，粗略地说，它大致表示当某个表达式“立即”访问变量的值时，该变量并未被odr-used，并且此访问产生一个常量表达式。Meyers关于“取其地址”的例子只是odr-use的众多例子之一。

对于某个类A及其静态数据成员i，

class A {
    static const int i = 57; // Declaration, not definition
};

const int A::i; // Definition in namespace scope. Not required per se.

- Columbo

Answer 2

据这里所述：

静态const整型数据成员在类接口中初始化时不是可寻址的变量。它们只是与其关联值的符号名称。由于它们不是变量，因此无法确定它们的地址。请注意，这不是编译问题，而是链接问题。在类接口中初始化的静态const变量不存在作为可寻址实体。

这里所说的“可寻址实体”指的是静态const数据类型的“实例”。没有实例，就没有地址，即它只是一个声明。请注意，明确在源文件中定义的静态变量可以正确链接。

class X
{
    public:
        static int const s_x = 34;
        static int const s_y;
};

int const X::s_y = 12;

int main()
{
    int const *ip = &X::s_x;    // compiles, but fails to link
    ip = &X::s_y;               // compiles and links correctly
} 

“……如果你获取一个类常量的地址，或者如果你的……是上面引用段落中提到的部分？”

它意味着如果这样的成员被 odr-used 使用，命名空间作用域中仍需要有定义，但是它不应该有初始化器。

struct X {
    const static int n = 1;
};
const int* p = &X::n; // X::n is odr-used
const int X::n;       // ... so a definition is necessary

- haccks

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那个引用不正确。你可以定义一个const整数数据成员并获取其地址。 - Columbo

@Columbo; 它是static const。 - haccks

抱歉，我删除了静态内容。但是评论仍然有效。http://coliru.stacked-crooked.com/a/1b633f6939183e52 - Columbo

@Columbo; 我很好奇。你有标准的引用吗？ - haccks

@Columbo - 不行，你不能这样做。我猜你是那个给这个答案投反对票的人。http://coliru.stacked-crooked.com/a/9c5df94daf8a700e - David Hammen

@DavidHammen 如果你没有定义它，当然它不会链接。虽然这个答案中的引用边缘化了一些。但是在访问该网站后，似乎作者确实涵盖了这些变量的定义，而不包括这些内容是令人恼火的。 - Columbo

Answer 3

为什么现在是定义而不是声明？

因为这个语句会导致编译器为静态变量生成一个地址。

还有，有人能解释一下作者所说的“如果你获取类常量的地址”是什么意思吗？

当你让一个指针指向一个变量时，你获取了它的地址。

- pjsofts

Answer 4

简短的回答是：声明表示“这个东西在某个地方存在”，而定义会导致空间被分配。在您的情况下，您已将其声明为静态和常量。编译器可能足够聪明，如果您仅将其用作值，则可以将该使用简单地替换为文字5。它不需要实际在某个地方创建一个变量并将其填充为5，它可以直接在编译时使用5。但是，如果您获取它的地址，则编译器无法再做出这种假设，现在需要将该5放入可寻址的位置中。编译器需要它存在于一个翻译单元中（大致上是一个cpp文件。另请参见一个定义规则），因此现在您必须在某个地方明确声明它。

- Andre Kostur