具有静态 constexpr 成员的模板 class 的 ODR

Question

我知道，关于静态 (constexpr) 成员的链接有很多已回答的问题。

但我想知道，为什么使用模板 class 外联定义在头文件中有效，但不适用于专门的 class。

a) 这没有链接器错误：

template<typename, typename>
struct Foobar;

template<typename T>
struct Foobar<int, T> {
  static constexpr std::array<int, 1> a = {{1}};
};

template<typename T>
constexpr std::array<int, 1> Foobar<int, T>::a;

// foo.cpp
std::cout << Foobar<int, int>::a[0] << "\n";

// bar.cpp
std::cout << Foobar<int, int>::a[0] << "\n";

对象转储：

foo.o: 0000000000000000 w O .rodata._Z6FoobarIiiE1aE 0000000000000004 _Z6FoobarIiiE1aE

bar.o: 0000000000000000 w O .rodata._Z6FoobarIiiE1aE 0000000000000004 _Z6FoobarIiiE1aE

链接文件：0000000000475a30 w O .rodata 0000000000000004 _Z6FoobarIiiE1aE

b) 这不（多重定义）：

template<typename>
struct Foobar;

template<>
struct Foobar<int> {
  static constexpr std::array<int, 1> a = {{1}};
};
constexpr std::array<int, 1> Foobar<int>::a;

// foo.cpp
std::cout << Foobar<int>::a[0] << "\n";

// bar.cpp
std::cout << Foobar<int>::a[0] << "\n";

对象转储：

foo.o 0000000000000100 g O .rodata 0000000000000004 _Z6FoobarIiE1aE

bar.o: 0000000000000420 g O .rodata 0000000000000004 _Z6FoobarIiE1aE

我们看到，外联定义在目标文件中有不同的地址（示例 b））。

我想问你的问题：

使用模板技巧是否省事？缺点是什么？
将来对于像 b 这样的情况放宽 odr 的定义是否有用？

提前致谢！

Answer 1

见[basic.def.odr]/6:

There can be more than one definition of a class type (Clause 9), enumeration type (7.2), inline function with external linkage (7.1.2), class template (Clause 14), non-static function template (14.5.6), static data member of a class template (14.5.1.3), member function of a class template (14.5.1.1), or template specialization for which some template parameters are not specified (14.7, 14.5.5) in a program provided that each definition appears in a different translation unit, and provided the definitions satisfy the following requirements. ...

此规则的效果是每个 template-declaration 的行为都好像是内联的。（但它不会扩展到 explicit-instantiation 和 explicit-specialization 声明。）

在第一个片段中，您有

template<typename T>
constexpr std::array<int, 1> Foobar<int, T>::a;

这是一个template-declaration，因此允许被多重定义。在第二个片段中，您有

constexpr std::array<int, 1> Foobar<int>::a;

这不是 template-declaration：定义本身不是模板化的，即使被定义的东西恰好是模板的特化。

My question to you:

Is it save to use the template trick? What are the disadvantage?

这里没有"trick"。如果要为allFoo<T>定义成员，那只能把定义放到头文件里了。如果你想为一个特定的Foo<T>定义成员，比如Foo<int>，那么你一定不能把定义放在头文件中（直到C++17 ，它引入了内联变量。）没有技巧，因为你应该做什么取决于你的具体目标。

（你的第二个问题已经在评论区回答了。）

具有静态 constexpr 成员的模板 class 的 ODR

ODR of template class with static constexpr member

c++

one-definition-rule

constexpr

c++11

c++14