模板class的静态变量初始化，c++

Question

考虑以下代码：

//header.h
template<class T>
class A
{
    static int x;
};

template<class T>
int A<T>::x = 0;

//source1.cpp
#include "header.h"
void f(){} // dummy function


//main.cpp
#include "header.h"
int main(){}

在这种情况下，代码可以完美无误地编译，但是如果我从 class

中删除模板限定符

class A
{
    static int x;
};

int A::x = 0;

在这种情况下，编译器因 x 的多重定义而出错。谁能解释这种行为？
而当模板class的静态变量被初始化/实例化时？

Answer 1

顾名思义，模板是将针对不同参数多次使用的代码片段。对于模板，编译器将确保它们的方法和静态字段定义是否仅链接。因此，如果您使用其默认值创建静态字段，编译器将不得不提供单个内存单元（对于相同的模板参数集），即使模板 class header 被多次包含在内也是如此。不幸的是non-template class你需要自己管理。

关于第二个问题，我相信标准并没有说明什么时候需要初始化静态字段，每个编译器都可以按照自己的方式实现。

Answer 2

有必要 instantiate/initialize cpp 文件中的静态成员而不是 headers。静态成员是 class 的属性而不是 objects 的属性，所以如果你在更多的 cpp 文件中包含 header 文件，看起来你正在更多地初始化它次.
这个问题的答案比较复杂。模板不是一个 class。它正在按需实例化。这意味着模板的每一次不同使用都是一个独立的 "template instance"。例如，如果您使用 A<int> 和 A<float>，那么您将有 2 个不同的 class，因此您需要初始化 A<int>::x 和 A<float>::x。

有关详细信息，请参阅此答案：https://whosebug.com/a/607335/1280316

Answer 3

A class（无论是否为模板）可以（并且应该）在引用它的任何编译单元中声明。

静态字段初始化确实定义了一个变量，因此它应该只存在于一个编译单元中 -> 这就是当 class A 不是模板时出现错误的原因.

但是当你声明一个模板时，在你实例化它之前并没有真正创建任何东西。由于您从未实例化模板，因此从未定义静态字段，因此您不会收到任何错误。

如果您在 source1.cpp（例如 A<B>）和 main.cpp（例如 A<C>）中有两个不同的实例化，一切仍然会很好：您会得到 [= source1 中的 15=] 和 main 中的 A<C>::x => 两个不同的变量，因为 A<B> 和 A<C> 不同 classes.

在不同的编译单元中实例化相同 class 的情况比较棘手。它应该产生一个错误，但如果它产生了，你就很难在模板中声明特殊字段。因此它被编译器作为一种特殊情况进行处理，正如本 other answer 中所解释的那样，不会产生任何错误。

Answer 4

编译器将自行删除重复的模板实例化。如果您将模板 class 转换为常规模板，那么您有责任确保只存在一个静态变量定义（否则将出现链接器错误）。还要记住，静态数据成员不会在不同类型的模板实例化之间共享。使用 c++11，您可以使用外部模板自行控制实例化：using extern template (C++11).

关于静态成员的实例化点：

14.6.4.1 Point of instantiation [temp.point] 1 For a function template specialization, a member function template specialization, or a specialization for a member function or static data member of a class template, if the specialization is implicitly instantiated because it is referenced from within another template specialization and the context from which it is referenced depends on a template parameter, the point of instantiation of the specialization is the point of instantiation of the enclosing specialization. Otherwise, the point of instantiation for such a specialization immediately follows the namespace scope declaration or definition that refers to the specialization.

所以实例化点应该是 ie。如果您是第一次在 main() 中使用您的类型，则紧接在 main() 之后。

模板class的静态变量初始化，c++

Template class's static variable initialization, c++

c++

templates

static

instantiation

linkage