c++ - 类定义中的静态数据成员初始化？

Question

我在这里有一个问题，那么，为什么(为了什么？)在类中初始化静态变量是不可能的？我管理的

http://eel.is/c++draft/class.static.data#3

If a non-volatile non-inline const static data member is of integral or enumeration type, ... shall still be defined in a namespace scope if it is odr-used in the program and the namespace scope definition shall not contain an initializer.

所以，像这样的例子

struct X {
    static int const n = 7; // should be defined outside the class, 
                            // but it's compiles successfully
};

我看到这个话题https://stackoverflow.com/a/16374286/9780989 , 有这样一个例子

struct s
{
    static std::size_t const len = 10;
    int arr[len];
};
std::size_t const s::len; 

用的话，-

"If len wasn't initialized in the class definition, the compiler couldn't easily know its value in the next line to define the length of arr."

但实际上没有 std::size_t const s::len - 这一行它也编译成功，所以在什么情况下它不应该工作？ https://gcc.godbolt.org/z/OMKzEO

所以我们更进一步，为什么我们不能在类内部初始化静态成员，const 限定符允许这样做，为什么没有我们不能这样做？ const 做了什么允许在类内部进行初始化？

您可能会说我们不能在类内部初始化静态成员，因为 ODR 以及 Stroustrup 所说的:

A class is typically declared in a header file and a header file is typically included into many translation units. However, to avoid complicated linker rules, C++ requires that every object has a unique definition. That rule would be broken if C++ allowed in-class definition of entities that needed to be stored in memory as objects.

但这不是真的，为什么编译器解决了模板类的静态成员在 header 中(在翻译单元之外)初始化的事实？

// templates are completely pushed into headers
template<typename T>
struct X {
    static int val;
};  

// here the static member of the template class is initialized in the header  
template<typename T>
int X<T>::val = 0; 

int main() {
    X<int> x;
}

好的，我会尝试具体化我的问题:

1. 为什么可以在类定义中定义const静态数据成员(如果它不是 odr-used，则不需要定义课外)？
2. 为什么没有 const 的静态数据成员可能不是在类定义中定义(参见我对模板的看法有静态成员的类和 Stroustrup 关于这个的词(他是不是欺骗我们？))?

是的，我看到在 C++17 中我们允许使用内联，但我对这种情况不太感兴趣。

Answer 1

why (for what?) it is impossible to initialize the static variable inside the class?

并非不可能在类定义中初始化静态变量，如果它们是常量的话。

But actually without std::size_t const s::len - this line it's compiles successfully too, so in what cases it shouldn't work?

之所以有效，是因为该变量未被 ODR 使用。参见 [basic.def.odr]:

A variable x whose name appears as a potentially-evaluated expression e is odr-used by e unless

• x is a reference ...
• x is a variable of non-reference type that is usable in constant expressions and has no mutable subobjects, and e is an element of the set of potential results of an expression of non-volatile-qualified non-class type to which the lvalue-to-rvalue conversion ([conv.lval]) is applied, or ...

此外，ODR 违规无需诊断。对于缺失的定义，这在技术上是正确的。优化可能会删除 odr-uses，这样它们就不会显示为错误。

尝试以下操作来使用变量:

const int *ptr = &X::n;

1. Why const static data members may be defined in the class definition?

没有。非内联 const 静态数据成员不是由类定义中的声明定义的。如果变量是 odr-used，则需要有一个定义(在类之外)。

2. Why static data members [...] may not be defined in the class definition (see my thoughts about template classes with static members and Stroustrup words about this (does he cheat us?))?

Stroustrup 关于“复杂的链接器规则”的说法是正确的。当不可能在 header 中定义静态变量时，就避免了这些。

您关于模板的观点很有道理。无论如何都需要那些复杂的链接器规则来使模板化静态变量成为可能。甚至能够定义非模板静态变量也具有优势。这些可能是委员会选择允许在 C++17 的类定义中定义静态成员的原因。请参阅:内联 静态成员定义。