为什么我们必须定义一个在类中初始化的 const 静态成员

Question

众所周知，可以在类结构内部初始化整型const静态成员。这在初始化后的类结构中使用常量时很有用。例如，它可以用作int的大小大批。 看下面的代码：

class MyClass{
static const int num = 100;
int elems[num];
...
};

但是我们还是要在类定义之外定义成员num：

const int MyClass::num;

我不知道为什么我们必须这样做。 有人能告诉我为什么吗？ 非常感谢。

另外，我写了如下代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class MyClass{
public:
MyClass()
{
    cout << "instruct class MyClass!" << endl;
}
static const int num = 100;
int elems[num];
};

//const int MyClass::num;

int main()
{
MyClass a;
const int *b = &(a.num);
cout << "&(a.num): " << &(a.num) << endl;
cout << "a.num: " << a.num << endl;
cout << "*b: " << *b << endl;
}

它在 Visual Studio 2008 上运行良好：

但是我已经删除了定义类外成员num的代码。

我很困惑。有人可以帮我解释一下吗？

Answer 1

类中的初始化主要用于获取常量表达式。为此，只有价值很重要。一旦获取对象的地址或将其绑定到引用，编译器也需要对象的位置。这实际上就是定义所提供的。

Answer 2

只有当您的代码采用其地址时，您才需要在 cpp 文件中的类外部定义静态常量 num。这称为类外定义。
如果您的代码不采用num 的地址，那么类内初始化 就可以正常工作。

理由：

比亚恩states：

“C++ 要求每个对象都有一个唯一的定义。如果 C++ 允许在类内定义需要作为对象存储在内存中的实体，则该规则将被打破。”

请注意，只有static const 整数可以被视为编译时常量。编译器知道整数值不会随时改变，因此它可以应用自己的魔法并应用优化，编译器只是内联此类成员，即它们不再存储在内存中，因为不需要存储在内存中，它为这些变量提供了 Bjarne 提到的上述规则的例外。

即使static const 整数值可以进行类内初始化，也不允许获取此类变量的地址。当（且仅当）静态成员具有类外定义时，可以获取静态成员的地址，因为编译器需要将它们放在内存中。