模板类的静态变量初始化，c++

Question

考虑以下代码：

//header.h
template<class T>
class A
{
    static int x;
};

template<class T>
int A<T>::x = 0;

//source1.cpp
#include "header.h"
void f(){} // dummy function


//main.cpp
#include "header.h"
int main(){}

在这种情况下，代码编译完美，没有错误，但如果我从类中删除模板限定符

class A
{
    static int x;
};

int A::x = 0;

1. 在这种情况下，编译器因 x 的多个定义而出错。任何人都可以解释这种行为吗？
2. 而当模板类的静态变量被初始化/实例化？

Answer 1

编译器会自行删除重复的模板实例。如果你把你的模板类变成普通的，那么你有责任确保只存在一个静态变量的定义（否则会出现链接器错误）。还要记住，不同类型的模板实例之间不共享静态数据成员。使用 c++11，您可以使用外部模板自行控制实例化：using extern template (C++11)。

关于静态成员的实例化点：

14.6.4.1 实例化点 [temp.point] 1 对于函数模板特化、成员函数模板特化或 成员函数或类模板的静态数据成员，如果特化是隐式实例化的 因为它是从另一个模板专业化和引用它的上下文中引用的 取决于模板参数，特化的实例化点是 封闭专业化的实例化。否则，这种特化的实例化点 紧跟在引用特化的命名空间范围声明或定义之后。

所以 instatiation 点应该是 ie。如果你第一次在 main() 中使用你的类型，就在 main() 之后。

Answer 2

顾名思义，模板是将多次用于不同参数的代码片段。对于模板，编译器将确保它们的方法和静态字段定义是否仅链接。因此，如果您使用其默认值创建静态字段，编译器必须提供单个内存单元（对于相同的模板参数集），即使模板类头被包含多次。不幸的是，您需要自己管理非模板类。

关于第二个问题，我相信标准并没有说明什么时候需要初始化静态字段，每个编译器都可以按照自己的方式实现。

Answer 3

1. 必须在 cpp 文件中而不是在头文件中实例化/初始化静态成员。静态成员是类的属性而不是对象的属性，所以如果你在更多的 cpp 文件中包含头文件，看起来你正在初始化它更多次。

2. 这个问题的答案比较复杂。模板不是一类。它是按需实例化的。这意味着模板的每一种不同用途都是一个独立的“模板实例”。例如，如果您使用 A<int> 和 A<float>，那么您将拥有 2 个不同的类，因此您需要初始化 A<int>::x 和 A<float>::x。

有关更多信息，请参阅此答案：https://stackoverflow.com/a/607335/1280316

Answer 4

一个类（无论是否是模板）可以（并且应该）在任何引用它的编译单元中声明。

静态字段初始化确实定义了一个变量，因此它应该只存在于一个编译单元中 -> 这就是当类 A 不是模板时出现错误的原因。

但是当你声明一个模板时，在你实例化它之前什么都不会真正创建。由于您从不实例化模板，因此永远不会定义静态字段，因此您不会收到任何错误。

如果你在source1.cpp（比如A<B>）和main.cpp（比如A<C>）中有两个不同的实例化，一切都会好起来的：你会在source1中得到A<B>::x，在main =中得到A<C>::x > 两个不同的变量，因为A<B> 和A<C> 是不同的类。

在不同的编译单元中实例化同一个类的情况比较棘手。它应该会产生一个错误，但如果确实如此，您几乎无法在模板中声明特殊字段。因此，编译器将其作为特殊情况进行处理，正如other answer 中所解释的那样，不会产生错误。