为什么静态成员函数定义不能使用关键字“static”？

Question

根据C++中关于'static'关键字的此链接：静态关键字只能在类定义内部声明静态成员时使用，但不能与该静态成员的定义一起使用。

为什么静态关键字在成员函数定义中被禁止使用？我明白重新声明函数为“static”在其定义中是多余的。但是，在函数定义的编译过程中使用它应该是无害的，因为它不会导致任何类型的歧义。所以为什么编译器禁止它？

- johngreen

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在类外定义函数时，加上 static 关键字意味着该函数具有 内部链接，但是对于类成员函数而言，则具有 外部链接。这可能会引起混淆。 - M.M

编译器始终处于一种状态，可以确定一个函数是成员函数还是全局函数。对它来说，这应该不会太令人困惑。:-/ - johngreen

@M.M但他正在谈论类成员函数。 - Jabberwocky

@MichaelWalz 不开玩笑 - M.M

对于人来说，阅读这段代码可能会有些困惑，但对编译器来说则没有问题。 - M.M

Answer 1

确实存在歧义。相同的定义根本不一定适用于成员函数。

考虑这个例子：

namespace foo {
    static void bar();
}

static void foo::bar() {

}

foo::bar 必须使用相同的链接说明符定义。

然而对于成员函数，static 不是一个链接说明符。如果允许，foo::bar 的定义正确性将非常取决于foo 是什么。事实上，不允许 static 可以减轻编译器的负担。

将其扩展到一般成员，而不仅仅是成员函数，是为了保持一致性。

- StoryTeller - Unslander Monica

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Delphi将这些函数称为“类”函数，而不是“静态”函数，使用class关键字来表示它们。回过头来看，对于C++而言，这可能是一个更好的想法，而不是重新使用“static”来表示完全不同的东西... - Mark K Cowan

@MarkKCowan - "Overloading" 一个关键字（而且是从C继承而来的）并不是最好的想法，我同意。我不确定使用 class 是否更好（部分原因是结构体和类是可互换的，那么怎么办？一个“结构体”成员函数？）。也许一个完全不同的关键字会更好。这样编译器就可以比它们今天所处的上下文依赖性更少。 - StoryTeller - Unslander Monica

类已经针对模板参数进行了重载，其中“struct”不能代替它，即使我们可以为结构体创建模板。 - Mark K Cowan

我已经接受了这个答案，因为它提供了编译器想要强制执行这个规则的一个很好的理由。 - johngreen

@MarkKCowan - 但这并不是一个明显的不匹配情况。如果您使用struct关键字定义类型，用"class"指定函数会相当奇怪。至少在我看来是这样。 - StoryTeller - Unslander Monica

Answer 2

重点是，static有几个非常不同的含义：

class Foo {
    static void bar();
}

这里的static关键字意味着函数bar与类Foo相关联，但它不是在Foo实例上调用的。这种static的含义与面向对象编程密切相关。然而，声明方式为：

static void bar();

“static”在IT技术中有着不同的含义：它意味着bar仅在文件范围内可见，函数无法直接从其他编译单元调用。

你看，如果你在类声明中使用static，那么限制函数作用于文件范围将毫无意义。而如果你有一个static函数（文件作用域），那么将其发布为公共头文件的类定义的一部分也就没有意义了。这两种意义是如此不同，以至于它们几乎互相排斥。

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static甚至有更多的不同含义：

void bar() {
    static int hiddenGlobal = 42;
}

这里有另一种含义，类似但不完全相同

class Foo {
    static int classGlobal = 6*7;
}

在编程中，单词并不总是在所有情境下都有相同的含义。

- cmaster - reinstate monica

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这个问题并不涉及到C++中'static'的不同含义。作为一个合格的C++程序员，我了解所有这些含义。 - johngreen

@aakashbhowmick 但是你问为什么编译器不允许你结合这两个不同的含义，似乎认为“static”在两种情况下具有相同的效果。当你在类范围之外的函数上使用“static”时，它与在类范围内使用它时完全不同。 - cmaster - reinstate monica

我非常清楚静态成员函数与静态全局函数的区别。我的问题是为什么静态成员函数的定义不应该包含关键字“static”，尽管同一函数的声明可以（而且应该）包含。 - johngreen

@AAkashbhowmick 嗯，从语法上讲，静态成员函数定义和文件作用域函数定义之间没有区别。这两个定义之间唯一的区别是，成员函数定义通常需要使用作用域解析运算符。但是，如果它是命名空间的一部分，则该运算符也可以出现在文件作用域函数中，因此这不是语法上的区别，而仅仅是语义上的一个区别。 - cmaster - reinstate monica

Answer 3

你需要理解声明和实现的区别，这将回答你的问题：

声明：是指在编译程序之前 C++ 函数和方法的定义。它们被放在头文件（.h 文件）中。

实现：是指编译器将声明链接到二进制代码中的实际任务。实现可以即时编译（从源文件，.cpp 或 .cxx 或 .cc），也可以已经编译好了（从共享库或对象文件）。

现在回到你的问题，当你将某些东西声明为静态时，它与实现无关，但与编译器在编译代码时如何看待声明有关。例如，如果你在源文件中标记函数为“static”，那么那将是没有意义的，因为该信息无法传递到编译后的对象和共享库中。为什么允许它？相反，它只会引起歧义。

出于完全相同的原因，默认参数必须放在头文件中，而不是源文件中。因为源文件（包含实现）无法将默认参数信息传递到编译后的对象中。

- The Quantum Physicist

Answer 4

猜测一下，如果定义中有static关键字，它可以被解释为C语言意义上的文件作用域变量。

- virgesmith