访问多维 std::array 元素时出现问题

Question

我有一个这样的 class :

    class Actuator
    {
    
    public :
        enum class Action
        {
                disable,
                turn_on,
                turn_off,
                toggle
        };
        
    private:
        /*Data member*/
        
    public :
        /*function member*/
    };

在另一个 class 中，我定义了两个“Action”枚举的二维数组 class :

    class Constant_Value
    {
    private:

        static constexpr std::array<std::array<Actuator::Action, NUMBER_OF_RELAYS>, NUMBER_OF_ACTUATORS> m_actuator_relay_default_config
        {{
        {{Actuator::Action::toggle, Actuator::Action::disable, Actuator::Action::disable, Actuator::Action::disable}},
        {{Actuator::Action::disable, Actuator::Action::toggle, Actuator::Action::disable, Actuator::Action::disable}},
        {{Actuator::Action::disable, Actuator::Action::disable, Actuator::Action::toggle, Actuator::Action::disable}},
        {{Actuator::Action::disable, Actuator::Action::disable, Actuator::Action::disable, Actuator::Action::toggle}}
        }};

        static constexpr std::array<std::array<Actuator::Action, NUMBER_OF_LEDS>, NUMBER_OF_ACTUATORS> m_actuator_led_default_config
        {{
        {{Actuator::Action::toggle, Actuator::Action::disable, Actuator::Action::disable, Actuator::Action::disable}},
        {{Actuator::Action::disable, Actuator::Action::toggle, Actuator::Action::disable, Actuator::Action::disable}},
        {{Actuator::Action::disable, Actuator::Action::disable, Actuator::Action::toggle, Actuator::Action::disable}},
        {{Actuator::Action::disable, Actuator::Action::disable, Actuator::Action::disable, Actuator::Action::toggle}}
        }};
        
        struct 
        {
            std::array<std::array<Actuator::Action, NUMBER_OF_RELAYS>, NUMBER_OF_ACTUATORS> actuator_relay_config;

            std::array<std::array<Actuator::Action, NUMBER_OF_RELAYS>, NUMBER_OF_ACTUATORS> actuator_led_config;
        }m_eeprom_data;

    public:
        /*Function member*/
    };

正如数组名称所示，这两个数组是默认值，因此我将它们定义为“constexpr”，struct 是一个可编辑的缓冲区。在“Consttant_Value”class 的构造中，我按如下方式初始化结构缓冲区：

    Constant_Value::Constant_Value()
    {

        EEPROM.begin(sizeof(m_eeprom_data));

        //Check if the EEPROM contains valid data from another run :
        if (EEPROM.percentUsed() >= 0)
        {

            //Load data from eeprom
            EEPROM.get(0, m_eeprom_data);
        }
        else
        {

            //Prepare default date to write to EEPROM :                
            m_eeprom_data.actuator_relay_config[0] = m_actuator_relay_default_config[0];
            m_eeprom_data.actuator_relay_config[1] = m_actuator_relay_default_config[1];
            m_eeprom_data.actuator_relay_config[2] = m_actuator_relay_default_config[2];
            m_eeprom_data.actuator_relay_config[3] = m_actuator_relay_default_config[3];

            m_eeprom_data.actuator_led_config[0] = m_actuator_led_default_config[0];
            m_eeprom_data.actuator_led_config[1] = m_actuator_led_default_config[1];
            m_eeprom_data.actuator_led_config[2] = m_actuator_led_default_config[2];
            m_eeprom_data.actuator_led_config[3] = m_actuator_led_default_config[3];

            // set the EEPROM data ready for writing
            EEPROM.put(0, m_eeprom_data);

            // write the data to EEPROM
            EEPROM.commit();
        }
    }

当我编译上面的代码时出现以下错误：

/home/ali/.platformio/packages/toolchain-xtensa/bin/../lib/gcc/xtensa-lx106-elf/4.8.2/../../../../xtensa-lx106-elf/bin/ld: .pio/build/esp07/src/Constant_Value.cpp.o:(.text._ZN10my_program14Constant_ValueC2Ev+0x4): undefined reference to `my_program::Constant_Value::m_actuator_relay_default_config'
/home/ali/.platformio/packages/toolchain-xtensa/bin/../lib/gcc/xtensa-lx106-elf/4.8.2/../../../../xtensa-lx106-elf/bin/ld: .pio/build/esp07/src/Constant_Value.cpp.o:(.text._ZN10my_program14Constant_ValueC2Ev+0x8): undefined reference to `my_program::Constant_Value::m_actuator_led_default_config'
collect2: error: ld returned 1 exit status
*** [.pio/build/esp07/firmware.elf] Error 1

当我将一维临时数组定义为 Constant_Value class 的数据成员时，例如：

static constexpr std::array<Actuator::Action, NUMBER_OF_RELAYS> test
{{Actuator::Action::toggle, Actuator::Action::disable, Actuator::Action::disable, Actuator::Action::disable}};

并将其分配给缓冲区的第一个元素，如：

m_eeprom_data.actuator_relay_config[0] = test;

并注释其他将成功编译的赋值行。

Answer 1

您的问题与static变量有关。 static 和 static constexpr 变量的规则取决于所使用的特定 C++XX 标准。如果 class 成员未声明 [=16=] ，则代码将从 C++11 开始工作，而对于 C++17 及更高版本，它只能像这样工作。对于 C++17 之前的版本，您必须提供额外的 class 定义。

static constexpr class 成员的标准多年来发生了变化：

在 C++17 之前 任何 static class 成员在内存中没有位置，直到变量定义在 class。通过这种方式，人们可以在其他地方、另一个源文件或库中定义它。如果使用它，您需要提供 out-of-class 定义.
```
class SomeClass {
  public:
    static int count;
};

// Out of class definition
int SomeClass::count = 0;
```
这也适用于 constexpr class 成员，因此 class 成员必须是 static，因此必须 初始化 .
在 C++17 中引入了 static inline class 成员 。所以有人可以将成员定义为 inline static 并在 class.
中提供定义
```
class SomeClass {
  public:
    // Works since C++17
    inline static int count = 0;
};
```
同时static constexpr个变量被隐式inline。这意味着任何 static constexpr 变量都将隐含地 inline static constexpr 并且必须在 class.
中提供定义

因此，对于 C++17 及更高版本的编译器，您的代码完全没问题，而对于 C++17 之前的编译器，您必须提供超出class的定义:

constexpr std::array<std::array<Actuator::Action, NUMBER_OF_RELAYS>, NUMBER_OF_ACTUATORS> Constant_Value::m_actuator_relay_default_config;
constexpr std::array<std::array<Actuator::Action, NUMBER_OF_RELAYS>, NUMBER_OF_ACTUATORS> Constant_Value::m_actuator_led_default_config;
constexpr std::array<Actuator::Action, NUMBER_OF_RELAYS> Constant_Value::test;

测试一下 here.

在您的情况下，您的编译器似乎是 C++17 之前的版本并且不完全兼容 C++17（或设置为 C++14 或 C++11）：static constexpr 成员的定义适用于 std::array 但不适用于数组数组。所以像

constexpr std::array<std::array<Actuator::Action, NUMBER_OF_RELAYS>, NUMBER_OF_ACTUATORS> Constant_Value::m_actuator_relay_default_config;
constexpr std::array<std::array<Actuator::Action, NUMBER_OF_RELAYS>, NUMBER_OF_ACTUATORS> Constant_Value::m_actuator_led_default_config;

对于您的特定编译器应该足够了。这种行为可以通过 GCC compilers compiled with C++14 but e.g. won't compile with Clang C++14 观察到。因此，我建议您对所有这三个编译器都这样做，这样您的代码就不会与另一个编译器中断。

tl;dr：在 C++17 之前，您必须证明所有三个 class 成员的 class 定义外 m_actuator_relay_default_config、m_actuator_led_default_config 和 test。从 C++17 开始，您的代码应该可以正常编译。

访问多维 std::array 元素时出现问题

Problem with access to multidimensional std::array element

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