为什么不允许“内联”静态常量，除了整数？

Question

可能重复
Why can't I have a non-integral static const member in a class?

struct Example
{
    static const int One = 1000; // Legal
    static const short Two = 2000; // Illegal
    static const float Three = 2000.0f; // Illegal
    static const double Four = 3000.0; // Illegal
    static const string Five = "Hello"; // Illegal
};

#2、#3、#4 和 #5 有什么不合法的原因吗？

我想我知道#5 的原因：编译器需要一个“真正的”字符串对象（因为它不是内置类型）并且不能盲目地将Five 替换为"Hello"，就好像它是#define Five "Hello"。但如果是这种情况，编译器不能在 .obj 文件中留下提示并告诉链接器在某处自动创建 string Five 的一个实例吗？

对于#3 和#4，尤其是#2（哈哈！）...我真的看不出任何可能的原因！浮点数和双精度数是内置类型，就像 int 一样！而 short 只是一个（可能）更短的整数。

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编辑：我使用 Visual Studio 2008 编译它。我认为在这种情况下所有编译器的行为都相同，但显然 g++ 编译得很好（＃5除外）。 VS 为该 sn-ps 给出的错误是：

错误 C2864：“Example::Two”：只能在类中初始化静态 const 整数数据成员 错误 C2864：'Example::Three'：只能在类中初始化静态 const 整数数据成员 错误 C2864：'Example::Four'：只能在类中初始化静态 const 整数数据成员 错误 C2864：'Example::Five'：只能在类中初始化静态 const 整数数据成员

Answer 1

int 和 short 是合法的，如果你的编译器不允许它们，那么你的编译器就失败了：

9.4.2/4: ... 如果静态数据成员是 const integer 或 const 枚举类型，它的声明在 类定义可以指定一个 constant-initializer 应该是一个整数常量表达式。

我相信浮点数和双精度数在 C++ 标准中没有像整数类型那样被特别视为常量的原因是 C++ 标准对浮点数和双精度数的算术运算可能很微妙在编译机器上，它们与在执行代码的机器上不同。编译器要计算像 (a + b) 这样的常量表达式，它需要得到与运行时相同的答案。

这对于整数来说不是什么大问题 - 如果整数运算不同，您可以相对便宜地模拟整数运算。但是编译器在目标设备上模拟浮点硬件可能非常困难。如果有不同版本的芯片并且编译器不知道代码将在哪个版本上运行，这甚至可能是不可能的。这甚至在你开始搞乱 IEEE 舍入模式之前。因此标准避免要求它，因此它不必定义编译时评估何时以及如何不同于运行时评估。

正如 Brian 提到的，C++0x 将通过 constexpr 解决这个问题。如果我对最初的动机是正确的，那么大概 10 年的时间已经足够解决指定这些东西的困难了。

Answer 2

Example::One 和 Example::Two 都应该为您编译，并且它们确实在您所说的相同环境中为我编译（VS 2008）。

我不相信Example::Three 和Example::Four 应该在标准C++ 中编译，但我认为有一个gcc 扩展允许它。 Example::Five 不应该编译。

您可以在结构声明之后像这样初始化它们，通常在您的源文件中：

const float Example::Three = 2000.0f;
const double Example::Four = 3000.0;
const string Example::Five = "Hello";

这是最便携的方法，即使您的编译器允许您在声明中定义 Example::Three 和 Example::Four，我也建议您这样做。

另一种选择是简单地从相同类型的静态函数返回值。

struct Example
{
    //...
    static double Four() { return  = 3000.0; }
    //...
};

This answer 也讨论了一个可能的原因。
This answer 讨论了即将到来的 C++ 标准将如何通过 constexpr 提供帮助

Answer 3

#1 和 2 符合标准。不幸的是，一些编译器根本不符合。这就是为什么 Boost 设计者不得不引入像 BOOST_STATIC_CONSTANT 这样烦人的宏来生成可移植库的原因。如果您不想在 .cpp 文件中定义常量，可移植的解决方法是使用 enum。虽然，显然在那种情况下你不能保证类型，你不能使用浮点数。

Answer 4

在 C++98 中，只有静态 const 成员 可以初始化整数类型 在课堂上，初始化器必须 是一个常数表达式。这些 限制确保我们可以做到 在编译时初始化。

见In-class member initializers。

§9.4.2 静态数据成员

如果静态数据成员是 const 整型或 const 枚举类型，它在类定义中的声明可以 指定一个常量初始化器，它应该是一个整数常量表达式（5.19）。在这种情况下，该成员可以出现 在整数常量表达式中。如果在程序中使用该成员，则该成员仍应在命名空间范围内定义，并且 命名空间范围定义不应包含初始化程序。

Answer 5

在VS2008下出现如下错误：

1>.\Weapon Identification SystemDlg.cpp(223) : error C2864: 'Example::Three' : only static const integral data members can be initialized within a class
1>.\Weapon Identification SystemDlg.cpp(224) : error C2864: 'Example::Four' : only static const integral data members can be initialized within a class
1>.\Weapon Identification SystemDlg.cpp(225) : error C2864: 'Example::Five' : only static const integral data members can be initialized within a class

这很糟糕，但我想如果你的编译器也拒绝，你就不必这样做......我不知道这是规范的事情，但我相信有人会纠正我......

Answer 6

关于浮点初始化器，C++98 规范有这样的说法（5.19）：

浮动文字只有在转换为整数或枚举类型时才能出现。

Answer 7

正如其他人发现的那样，C++ 标准禁止使用浮点值初始化静态 const 成员。

至少据我了解，这是有一个相当简单的原因。有一种感觉（至少部分合理）应该允许实现动态调整浮点精度，因此可能直到运行时，实现才知道将从特定浮点产生/将产生的确切浮点值文字。事实上，这甚至有可能在执行过程中发生变化。

此功能确实存在于真实硬件中。例如，英特尔 x86 在浮点控制寄存器中有几个位，用于控制浮点计算的准确性。默认情况下，计算是在 80 位 long double 类型上完成的，并且仅根据请求四舍五入到类似于 64 位 double 或 32 位 float 的值。寄存器中的这些位可以在执行期间修改，因此（例如）在一个地方的“1.23”可以将变量初始化为一个值，而在程序的另一部分（在调整精度之后）可能会导致“1.23”在一个（稍微）不同的值。

至少据我所知，这仍然是理论上的可能性，至少在大多数典型机器上是这样。尽管英特尔硬件允许动态调整 FP 精度，但我不知道有任何编译器（甚至英特尔的）在翻译 FP 文字时尝试考虑这种调整（尽管英特尔的编译器至少支持 80 位长双重类型）。

Answer 8

正如其他人所指出的，您的编译器在某些情况下会损坏。但我从来没有真正理解浮点类型不允许使用它的原因，除了“标准这么说”。似乎没有好的技术原因。