为什么C++中静态变量需要声明两次

Question

我有一个名为 filepaths.h 的头文件，它定义了许多静态变量：

#ifndef FILEPATHS_H
#define FILEPATHS_H

class FilePaths {

public:

    static QString dataFolder();
    static QString profileFolder();

private:

    static QString dataFolder_;
    static QString profileFolder_;

};

}
#endif // FILEPATHS_H

我有一个相关的filepaths.cpp文件，最初看起来是这样的：

#include "FilePaths.h"

QString FilePaths::dataFolder() {
    return dataFolder_;
}

QString FilePaths::profileFolder() {
    return profileFolder_;
}

然而，这并没有起作用 - 所有静态变量都会出现“未解决的符号错误”的链接器错误。因此，我以以下方式将这些变量添加到C++文件中：

#include "FilePaths.h"

QString FilePaths::dataFolder_ = "";
QString FilePaths::profileFolder_ = "";

QString FilePaths::dataFolder() {
    return dataFolder_;
}

QString FilePaths::profileFolder() {
    return profileFolder_;
}

这个代码是可以运行的，但我不明白为什么。

这些静态变量为什么需要定义两次？或者说我并没有定义它们而是在初始化？但是为什么需要这样做呢？或者我应该用不同的方式编写我的类？

- laurent

Answer 1

一个是定义，另一个是声明。区别在于声明可以出现多次，而对于不在类中的变量，可能根本不需要声明，而定义只能出现一次。

需要单独声明和定义的原因是过时的历史，基本上不必这样做，但它确实是这样的，以使C++与C兼容，后者是在1970年代设计用于编译的。

- Puppy

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我不认为这很古老。声明表示“某处存在一个名为X的变量/类/函数”，而定义则表示“X驻留在此处，请编译器为其分配存储空间”。能够将声明和定义区分开来，是静态类型语言中允许多个翻译单元的关键，而无需编译器过于“聪明”地猜测你的意图。 - vsekhar

这并不是真正的过时，因为两个标准（即使是现在的C99/C++11）在实际链接器过程上都非常模糊，而在某个cpp文件中的定义将导致结果对象文件中的一个定义，如果不是这种情况，当链接所有代码时，链接器将找不到唯一的引用。 - rubenvb

vsekhar，@rubenvb：我想指出的是，在模板代码中，我们会得到函数和静态属性的多个定义（在目标文件中），但链接器会正确地管理它们。 - Matthieu M.

“古老的”部分恰好是构建模型，其中必须告诉程序的某些位存在于程序的其他位中。例如，Java编译器可以查找它需要知道的所有内容，因此接口可以根据程序员的需求而使用，而不是编译器的需求。 C语言模型有一些优点。其中一些优点仍然存在至今，尽管这是否值得代价还有待商榷。但许多最初的优点与过时的编译时资源限制有关，并且在当今已经不存在。 - Steve Jessop

这种做法已经过时，因为程序员需要始终处理它。几乎所有其他编译语言都不需要这种系统，而且反复解析相同的声明非常缓慢。请注意，原文中的“hideously”表示极其严重或可怕的意思。 - Puppy

@vsekhar，我们能把你的评论应用到非静态变量上吗？ - Zac

Answer 2

来自http://weblogs.asp.net/whaggard/archive/2004/11/05/252685.aspx：

你需要在类外部声明它，否则编译器就不知道成员变量应该放在哪个翻译单元（因此是目标文件）中。

因为，就像DeadMG所说的那样，你可以声明多次变量，但只定义一次。我认为这就像函数原型：你可以有任意多个函数原型，但只能有一个带有主体并实际定义函数的。

- Seth Carnegie

Answer 3

你不需要重复声明它们，声明发生在类头部，而定义——变量实际存在并分配内存的地方——在 .cpp 部分。

但与普通实例变量的区别在于，静态部分仅对每个创建的实例类存在一次。

- Wizz

Answer 4

这是因为，每当您声明一个类时，您都在为该类的特定实例声明一个结构，但是在类中静态变量的情况下，它们是可以在创建类的任何对象之前初始化的。 请注意，当我们在内存中声明一个类时，没有保留空间，但是在声明类的对象时会保留空间。不能像“int a = 2;”那样初始化类的成员，但是可以像“static int a = 2;”那样进行初始化。 在类声明中为它们保留空间，并在第二个声明中告知它们。

- nobalG