关于静态 const 数据成员的声明和定义的困惑答案

【问题标题】：Confusion about declaration and definition of static const data memebers关于静态 const 数据成员的声明和定义的困惑
【发布时间】：2020-05-17 18:11:05
【问题描述】：

Scott Meyers 在 Effective Modern C++，Item 30 page 210 中写道，有

无需在类中定义整数static const数据成员；仅声明就足够了，

那么示例代码是

class Widget {
  public:
    static const std::size_t MinVals = 28; // MinVals' declaration;
    ...
};
...                                        // no defn. for MinVals
std::vector<int> widgetData;
widgetData.reserve(Widget::MinVals);       // use of MinVals

我确信static const std::size_t MinVals = 28; 是声明也是定义，因为它为MinVals 赋予了价值，但评论似乎声称这只是声明；第二条评论实际上声称没有定义。代码后面的文字，确实是这样的

MinVals 缺少定义。

这证实了static const std::size_t MinVals = 28; 不是一个定义，所以我有点困惑。

cppreference 对我没有多大帮助（我的粗斜体）：

如果整数或枚举类型的static 数据成员声明 const（而不是volatile），它可以用初始化器在其中每个表达式都是一个常量表达式，就在类定义中：
struct X
{
   const static int n = 1;
   const static int m{2}; // since C++11
   const static int k;
};
const int X::k = 3;

但是类中的前两行在我看来是定义。

以下关于 cppreference 的示例也是如此：

struct X {
    static const int n = 1;
    static constexpr int m = 4;
};
const int *p = &X::n, *q = &X::m; // X::n and X::m are odr-used
const int X::n;             // … so a definition is necessary
constexpr int X::m;         // … (except for X::m in C++17)

我会说static const int n = 1; 是一个定义，但它不是，基于倒数第二个评论。

【问题讨论】：

来自 n4835.pdf [class.static.data] (2) The declaration of a non-inline static data member in its class definition is not a definition [...]。但是 (3) 直接用于具有初始化程序的整数类型，如果这是声明或定义，则本段没有帮助。
再想一想，@AndyG，我没有其他要明确说明的内容来明确我的问题。标题以Confusion about开头。而已。我对此感到困惑，我寻求帮助。 对 [...] 的困惑。你能帮我理解一下吗？
C++17引入inline static，厉害了。
recent, related
事后看来，this 也有关系。

标签： c++ static language-lawyer variable-declaration

【解决方案1】：

无需在类中定义完整的静态 const 数据成员；仅声明就足够了，

仅当该对象不是ODR-used 时，单独声明就足够了，也就是说，如果数据成员未在需要其地址存在的上下文中使用（例如绑定到引用或应用运算符&）。初始化器的存在不等于定义。

在书中的示例中，很明显MinVals 不是 ODR 使用的，即编译器可以直接使用它的值，而不必在内存中创建对象，因此声明：

widgetData.reserve(Widget::MinVals);

变成：

widgetData.reserve(28);

但是，如果在任何其他地方，MinVals 被 ODR 使用，那将导致程序格式错误。

来自 cppreference 的所有其他示例都清楚地表明了何时使用 ODR 并需要定义，何时不需要：

struct X
{
    const static int n = 1;
    const static int m{2}; // since C++11
    const static int k;
};
const int X::k = 3;

n 和 m 是带有初始值设定项的声明。尝试获取n 或m 的地址应该会失败。

struct X {
    static const int n = 1;
    static constexpr int m = 4;
};
const int *p = &X::n, *q = &X::m;
const int X::n;
constexpr int X::m;

表达式&X::n 和&X::m 分别算作n 和m 的ODR 使用（即请求地址）。对于 constexpr 静态数据成员，在 C++17 之前需要定义。从 C++17 开始，static constexpr 数据成员隐含为 inline，这意味着不需要类外定义，因为它们本身就是定义。

【讨论】：

这里的关键短语是initializing declaration。
答案已接受，但我对您答案中的第一段有两个疑问。只有当 [...]; 时，您才编写声明就足够了；您是专门指_integral static const data members_的声明，还是一般的声明？您以初始化程序的存在不等于定义结束该段落，这使它看起来像是它之前的结果，但我看不到连接。也许你可以澄清第一段？
这取决于您询问的声明类型。您可以随意不定义静态数据成员（无论是否为 const），只要您不使用 ODR 就可以声明它。你可以随意不定义一个函数，只要它没有被调用。您可以随意不定义一个类，只要您不在需要其完整定义存在的上下文中使用它。您可以将初始化程序放入整体 const 静态数据成员，但它不会使其成为定义。它是有效的，并且允许编译器执行优化，只要该实体不被 ODR 使用。
不要只关注语法。 static const int i = 0; 意味着不同的东西，无论是在类范围内还是在全局范围内。最终重要的是语义，它来自 syntax 和 context。
并且该标准在[basic.def]/p2.3 中明确将其定义为非定义，除非您还添加了inline 关键字。

【解决方案2】：

查看此Draft Standard，您的示例似乎属于灰色区域。虽然没有明确提及以下行：

    static const std::size_t MinVals = 28;

给出了一个非常相似的例子：

6.1 声明和定义
...
2 声明就是定义，除非
...
2.3 — 它在类定义中声明了一个非内联静态数据成员
...
示例：除以下一项外，所有都是定义：

诠释一个; // 定义一个
外部常量 int c = 1; // 定义 c
...

第二个示例与您的代码接近，但在使用extern 限定符方面存在显着差异。另外，请注意，上述声明（默认情况下）也是一个定义，除非列出的条件之一适用；我想说（尽管我不是语言律师）在您的情况下，这些条件都没有完全得到满足，所以您的声明也是一个定义。

^{注意：链接的文档只是一个草案标准；请务必阅读第一页底部的“免责声明”！}

【讨论】：

但是 /2.3 条件确实适用于此！
@DavisHerring 那是我的“灰色地带”。我认为它按字面意思应用，但术语“内联”可能有歧义：即 either 明确的inline 限定符或“in body”（代码放置在类定义中）。不过，我可能只会增加混乱。
@AdrianMole，由于 2.3 中的 inline 不是代码格式的，我同意你的观点，non-inline 意味着 没有写在里面类定义，这意味着 2.3 不适用于我（好吧，Scott Meyers 的书）的案例。
@EnricoMariaDeAngelis 我同意，但正如我所说，我不是语言律师。这种对话很容易变成迭代的，如果不是递归的。此外，如果前两个例子是定义，那么我真的不明白为什么你的不是。
@EnricoMariaDeAngelis：该标准不使用“内联”来表示“在类中定义（或初始化）”。它也不使用代码字体来引用除关键字之外可以应用/暗示的属性（如 inline 或 constexpr）。

【解决方案3】：

来自The Standard 章节“12.2.3.2 静态数据成员”：

如果该成员在程序中被 odr-used 并且命名空间范围定义不应包含初始化器，则该成员仍应在命名空间范围内定义。

通过使用它，它应该被定义。

【讨论】：