为什么我不能在公共 header 文件中初始化静态 class 成员？

Question

假设我有一个只有 header 的图书馆。我把它简化成这样。

Header 只有图书馆 Foo.hpp

#ifndef FOO_HPP
#define FOO_HPP

struct Foo{
    static const int A;
};

const int Foo::A = 100;

void SomeMethod(){
   // do some stuff
}
#endif

然后，我有 parent class（Parent.hpp 和 Parent.cpp）：

#ifndef PARENT_HPP
#define PARENT_HPP

#include "Foo.hpp"

struct Parent {
        virtual void my_method();
};
#endif

Child class（Child.hpp 和 Child.cpp）

#ifndef CHILD_HPP
#define CHILD_HPP

#include "Parent.hpp"
#include "Foo.hpp"

struct Child : Parent{
        void my_method();
};
#endif

在 my_method() 中，我只打印 Foo::A 变量。

在实际代码库中，我在 header 唯一库中有模板。

当我编译这个时，我得到了一个“多重定义”错误。如何解决这个问题？

Answer 1

替换

class Foo {
    
    public:
        static const int A;
    
};

const int Foo::A = 100;

和

class Foo {
    
    public:
        static const int A = 100;
    
};

Answer 2

您选择了“non-inline”模式来初始化您的静态成员。这是完全合法的，但是 - 在这种情况下，您需要有一个定义您的成员的翻译单元（例如编译的 .cpp 文件）。否则，C++ 链接器会在 parent.o 中看到 Foo::A 的一个定义，在 child.o 中看到第二个定义，并且这些定义会发生冲突。

因此，

解决方案 1：将定义移动到另一个文件

创建一个 Foo.cpp，其中包含 Foo.hpp 并定义 Foo::A。
从 header 中删除定义，因此它不会在多个位置重复

解决方案 2：使定义有条件

这不是真的推荐，但确实有效。

像这样包围定义：

#ifdef FOO_A_DEFINITION
const int Foo::A = 100;
#endif

创建一个Foo.cpp，定义#FOO_A_DEFINITION然后包含Foo.hpp

这对使用宏有不利影响，但人类用户可以从 header 中看到定义。

解决方案 3：在 class 定义中初始化

所以，您问自己“为什么它们会发生冲突？我希望编译器知道它们是同一个变量！”

一种方法是初始化 class body 中的静态成员。由于这是一种简单类型，因此即使使用旧版本的语言标准也是可能的。这也是@idmean's suggested solution:

class Foo {
    public:
        static const int A = 100;
};

这里有一个警告，即您“不是真的”以这种方式定义静态成员。您可以使用它，但不是以任何方式使用用解决方案 (1.) 或 (2.) 定义的变量。请参阅此处的讨论：

在此处查看对这一点的讨论：

Defining static const integer members in class definition

解决方案 4：内联您的静态成员

这个解决方案是另一种告诉编译器“它只是每个 body 的一个定义”的方法，它只适用于 C++17 或更高版本：

#include <iostream>
class Foo {
    public:
        inline static const int A = 100;
};

这看起来与解决方案 3 非常相似，但实际上做了一些非常不同的事情！

使用此解决方案，您实际上是在每个翻译单元中多次定义静态成员，但告诉编译器在链接和遇到许多静态成员时只保留一个定义。

当您使用 dynamically-linked 库时，解决方案 (1.) 和 (2.) 的行为与此解决方案 (4.) 不同。参见：

Where to initialize static const member in c++17 or newer?

求解释。

为什么我不能在公共 header 文件中初始化静态 class 成员？

Why can't I initialize a static class member in a common header file?

c++

static-members

multiple-definition-error

解决方案 1：将定义移动到另一个文件

解决方案 2：使定义有条件

解决方案 3：在 class 定义中初始化

解决方案 4：内联您的静态成员