静态数据成员初始化

Question

为什么静态数据成员的初始化必须在类外面进行？

class X
{
public:
      int normalValue = 5; //NSDMI
      static int i;
};

int X::i = 0;

为什么静态数据成员（这里是“i”）只是声明而不是定义？

- CyberGuy

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因为这是语言定义的方式。 ;) - jalf

你可以使用 static const int i = 10。 - Charles Beattie

@CharlesBeattie，这仍然不是一个定义，有时需要定义，请参见http://gcc.gnu.org/wiki/VerboseDiagnostics#missing_static_const_definition。 - Jonathan Wakely

Answer 1

区分 初始化程序（initializer）和 定义 是很重要的。下面这段经过修改后的代码是有效的，在类定义中加入了初始化程序：

class X
{
public:
  int normalValue = 5;
  static const int i = 0;       // declaration, with initializer
};

const int X::i;                 // definition

即在类外定义成员变量是定义而不是初始化，因为变量必须在内存中有地址（除非仅用于编译时常量表达式等受限情况），非静态成员变量存在于其所属对象内部，其地址取决于包含它的对象的地址。每次创建新的 X 对象时，也会创建一个新的 X::normalValue 变量。非静态数据成员的生命周期始于类的构造函数。 NSDMI 语法与变量在内存中的地址无关，它只允许您在一个地方提供初始值，而无需在每个具有显式构造函数初始化器列表的构造函数中重复。与之相反，静态成员变量不包含在类的实例中，它独立于任何单个实例而存在，并且从程序开始时就存在于固定地址。为了使静态成员变量（或任何其他全局对象）获得唯一地址，链接器必须在恰好一个对象文件中看到静态变量的恰好一个定义，并分配一个地址。因为静态变量需要恰好一个对象文件中的恰好一个定义，所以允许该定义在类中没有意义，因为类定义通常存在于头文件中并包含在多个对象文件中。因此，尽管可以在类中提供初始化程序，但仍然需要在其他地方定义静态数据成员。也可以将其视为声明 extern 变量：

namespace X {
  extern int i;
}

这声明了一个变量，但程序中必须有一个定义：

int X::i = 0;

- Jonathan Wakely

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如果i是一个静态数据成员，那么它不需要是const或constexpr吗？ - Johannes Schaub - litb

疑问 - 每次创建新的X时，也会创建一个新的X::i变量。不应该像这样：“每次创建新的X时，也会创建一个新的X::normalValue变量”。 - Rndp13

@Rndp13，我不确定我是在建议“如果i不是静态的，则…”还是只是愚蠢，我已将其更改为normalValue，因为这更清晰，谢谢。 - Jonathan Wakely

"每次创建新的X时，也会创建一个新的X::normalValue变量。" - clickMe

Answer 2

如果一个静态数据成员（如C++11中定义的odr-used）被使用，则需要为其提供单独的定义，因为该定义必须存在于一个且仅有一个翻译单元中。静态类数据成员基本上是在类作用域中声明的全局对象（全局变量）。编译器希望您选择一个特定的翻译单元来保存每个全局对象的实际“主体”。您需要决定将实际对象放置在哪个翻译单元中。

- AnT stands with Russia

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我认为这是使用C++11进行的非静态数据成员初始化。 - CyberGuy

我从我的回答中删除了错误的“在C++11中，所有静态成员也可以有初始值设定项”的说法。 - AnT stands with Russia

Answer 3

"static" 类静态成员就像是全局分配的变量（它与单个类实例无关），因此必须在某个对象文件中存在（并在“.cpp”文件中声明为符号），就像任何全局变量一样。

简单的类成员（非静态）驻留在为类实例分配的内存块中。

- Viktor Latypov

Answer 4

简单的原因是因为类通常在头文件中声明，这些头文件经常被包含在多个cpp文件中。静态数据成员具有外部链接并且必须在一个翻译单元中声明，这使得它们不适合在类内定义。

正如juanchopanza所指出的那样，以下内容是允许的：

struct A
{
    const static int i = 1;
};

然而，这只是一个声明而不是定义。如果您要在某个地方使用 i 的地址，仍然需要定义它。

例如：

f(int);
g(int&);

X<A::i> x; // Okay without definition for template arguments
char a[A::i]; // Okay without definition, just using value as constant expression
&A::i; // Need a definition because I'm taking the address
f(A::i); // Okay without definition for pass by value
g(A::i); // Need a definition with pass by reference

- Jesse Good

Answer 5

当编译器从一个单元（极度简化：一个cpp文件及其所有包含的头文件）生成二进制代码时，它将为静态变量发出一个符号，并最终为该变量发出初始化代码。

静态变量符号可以在多个单元中声明，但不能多次初始化。

因此，您必须确保初始化代码仅针对单个单元发出。这意味着静态变量必须在一个单元中定义。

- Gigi

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不，你混淆了初始化器和定义。初始化器可以在声明中给出，在每个TU中都会重复。定义（带或不带初始化器）只能存在于一个地方。 - Jonathan Wakely

与其考虑初始化，我发现按地址思考更有用。静态变量必须有一个地址，而且只能有一个地址，因此它必须在一个翻译单元中定义，以便链接器可以为其分配一个地址。 - Jonathan Wakely

Answer 6

请注意，如果静态数据成员是const整数类型或const枚举类型，则可以在声明时初始化：

来自C++03标准，§9.4.2

如果静态数据成员是const整数或const枚举类型，则其在类定义中的声明可以指定一个常量初始化器，该初始化器应为整数常量表达式（5.19）

struct Foo {
  static const int j = 42; // OK
};

- juanchopanza

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但即使如此，如果变量被odr-used使用，仍然需要定义。 - Jonathan Wakely

Answer 7

静态数据成员

#include<iostream.h>
#include<conio.h>

class static_var
{

static int count; //static member of class
public :

void incr_staticvar()
{
count++;
}

void outputc()
{ 
cout<<"Value of Static variable Count :- "<<count<<endl;
}
};

int static_var::count;

void main()
{
clrscr();
static_var obj1,obj2,obj3,obj4;

obj1.incr_staticvar();
obj2.incr_staticvar();
obj3.incr_staticvar();
obj4.incr_staticvar();

cout<<"\nAfter Increment of static variable by Four Different objects is :-\n";

obj1.outputc ( );
obj2.outputc ( );
obj3.outputc ( );
obj4.outputc ( );

getch();
}

- Heemanshu Bhalla