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?

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.hppParent.cpp):

#ifndef PARENT_HPP
#define PARENT_HPP

#include "Foo.hpp"

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

Child class(Child.hppChild.cpp

#ifndef CHILD_HPP
#define CHILD_HPP

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

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

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?

替换

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

const int Foo::A = 100;

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

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

  1. 创建一个 Foo.cpp,其中包含 Foo.hpp 并定义 Foo::A
  2. 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。

  1. 像这样包围定义:

    #ifdef FOO_A_DEFINITION
    const int Foo::A = 100;
    #endif
    
  2. 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。