C++ 静态结构类型成员初始化

Posted 2023-02-22

【中文标题】C++ 静态结构类型成员初始化

【英文标题】：C++ Static Struct Type Member Initializations

【发布时间】：2014-01-11 12:53:32

【问题描述】：

可能重复：link

大家好，

关于静态成员变量，我不明白一件奇怪的事情。如果静态变量的“定义”（我不确定它是否正确）在类的头文件中，编译器会给出链接错误，但是如果它们在 cpp 文件中，一切正常。

我有一个如下的课程（没有粘贴整个内容）：

UserInterface.h

class UserInterface

public:
    UserInterface(void);
    ~UserInterface(void);

    // Some method declarations here
private:
    // Some more methods declarations here
    // VARIABLES
    static bool                               m_undoRequested;
    static ChessViewConstants::MENU_STATE     m_displayState;
    static ChessModelConstants::PieceMovement m_pieceMovement;
;
// THESE DO NOT WORK (linking errors)
//bool UserInterface::m_undoRequested = false;
//ChessViewConstants::MENU_STATE UserInterface::m_displayState = ChessViewConstants::MAIN_MENU;
//ChessModelConstants::PieceMovement UserInterface::m_pieceMovement(1, 1, 1, 1);

UserInterface.cpp

#include "UserInterface.h"

// These do work.
bool UserInterface::m_undoRequested = false;
ChessViewConstants::MENU_STATE UserInterface::m_displayState = ChessViewConstants::MAIN_MENU;
ChessModelConstants::PieceMovement UserInterface::m_pieceMovement(1, 1, 1, 1);

// Implementation....

ChessConstants.h

namespace ChessModelConstats
    // Some stuff here...

    struct PieceMovement 

    // A simple Constructor
    PieceMovement(int originRow = -1, int originCol = -1, 
                  int targetRow = -1, int targetCol = -1)
    : m_originRow(originRow), m_originCol(originCol),
      m_targetRow(targetRow), m_targetCol(targetCol) 
    
    

        // Members
        int m_originRow;
        int m_originCol;
        int m_targetRow;
        int m_targetCol;
    ;

// More stuff here....

那么为什么必须在cpp文件中实现静态变量呢？为什么我不能在头文件末尾追加？

第二个问题：如何初始化结构变量（m_pieceMovement），如下所示：

m_pieceMovement.m_originCol = -1;
m_pieceMovement.m_originRow = -1;
m_pieceMovement.m_targetCol = -1;
m_pieceMovement.m_targetRow = -1;

似乎我在这里遗漏了一些基本信息，不要害羞地在这里和那里抛出一些新手提示:)

提前致谢，

约翰·约翰

编辑：这里是链接错误：

1>MasterController.obj : 错误 LNK2005: "private: static bool UserInterface::m_undoRequested" (?m_undoRequested@UserInterface@@0_NA) 已在 Execution.obj 中定义 1>MasterController.obj : 错误 LNK2005: "private: static enum ChessViewConstants::MENU_STATE UserInterface::m_displayState" (?m_displayState@UserInterface@@0W4MENU_STATE@ChessViewConstants@@A) 已经在 Execution.obj 中定义 1>MasterController.obj : 错误 LNK2005: "private: static struct ChessModelConstants::PieceMovement UserInterface::m_pieceMovement" (?m_pieceMovement@UserInterface@@0UPieceMovement@ChessModelConstants@@A) 已经在 Execution.obj 中定义 1>UserInterface.obj : error LNK2005: "private: static bool UserInterface::m_undoRequested" (?m_undoRequested@UserInterface@@0_NA) 已经在 Execution.obj 中定义 1>UserInterface.obj : error LNK2005: "private: static enum ChessViewConstants::MENU_STATE UserInterface::m_displayState" ?m_displayState@UserInterface@@0W4MENU_STATE@ChessViewConstants@@A) 已经在 Execution.obj 中定义 1>UserInterface.obj : 错误 LNK2005: "private: static struct ChessModelConstants::PieceMovement UserInterface::m_pieceMovement" (?m_pieceMovement@UserInterface@@0UPieceMovement@ChessModelConstants@@A) 已经在 Execution.obj 中定义 1>D:\C++\CheatersChess\Debug\CheatersChess.exe : 致命错误 LNK1169: 找到一个或多个多重定义符号

【问题讨论】：

您的第二个问题完全不清楚。该结构有一个默认构造函数，而且这些数据成员是公共的，那么它们的初始化有什么问题？！

如果你有两个问题，也许你应该问两个不同的问题。

嗯，有些情况下我想声明静态对象类型成员。我想用 object->initialize() 或类似的东西来初始化它。当然我只想初始化一次。那我该怎么做呢？我不能在构造函数中做到这一点，唯一的选择似乎是制作 #define ObjectInitialized 1 那种我想避免的事情。

你不能在函数体之外调用像object->initialize()这样的函数。因此，对于静态对象的定义，不能使用initialize()这样的成员函数；您必须在构造函数中执行此操作（但构造函数当然可以调用initialize()）。如果由于某种原因这对你来说真的绝对不可能，那么作为最后的手段，你可以定义一个不同类型的单独全局对象，并确保该对象的构造函数调用第一个对象的 initialize() 函数。

【参考方案1】：

C++ 标准包括一个称为单一定义规则的规则。部分是3.2/3：

每个程序都应包含该程序中 odr 使用的每个非内联函数或变量的准确定义； [...]

当您的问题的静态成员在头文件中定义时，其定义将包含在从包含该头文件的 .cpp 文件编译的每个 .obj 文件中。由于许多文件可能包含该标头，因此您会获得多个定义，这违反了该规则。 （请注意，对于这种违规行为，所有这些定义是否相同并不重要。）

然而，当您将定义放在 .cpp 文件中时，该定义仅包含在从该 .cpp 文件编译的 .obj 文件中，因此在链接程序时不会导致重复定义。

关于第二个问题：您需要定义一个构造函数，该构造函数将成员的所需值作为参数。事实上，你已经这样做了。您可以使用它来定义静态成员（在 .cpp 文件中）：

ChessModelConstants::PieceMovement UserInterface::m_pieceMovement(-1,-1,-1,-1);

【讨论】：

好吧，#ifndef 保护是用于多个包含的。并且只有一个类包含“UserInterface”类。我想我需要有关链接过程的更多信息（我不希望您提供）。感谢您的澄清。

当多个 .cpp 文件包含相同的标头并且每个 .cpp 文件被单独编译时，include 保护不起作用。 include-guards 仅在一个编译过程中有所帮助，对多个单独的编译过程没有帮助。即，include-guards 仅在单个翻译单元内生效。而且从你的错误信息看来至少MasterController.cpp和Execution.cpp包含UserInterface.h，并且是分开编译的。

嗯，MasterController.h 包括 UserInterface.h 和 Execution.cpp 包括 MasterController.h 所以......我想你是对的。由于没有人会包含 cpp 文件，我认为可以安全地假设静态变量在 cpp 文件中声明。但是我将如何使用仅头文件（仅类定义和一些简单的方法实现）来做到这一点？有没有办法用一个只有标题的类来做到这一点？

首先，是的，我上面所说的确实只有当你不启动#include-ing .cpp 文件时才是正确的。其次，对于只有标题的类，你不能真正拥有静态成员。唯一的例外是整数或枚举类型的静态成员，当它们不是“使用 ODR”时，即没有在 ODR（单一定义规则）的意义上使用。它的确切定义（我在上面没有包括在内）有点复杂，但无论如何，您几乎找不到任何实际用例，其中从未使用过 odr 的变量有意义。但是您还可以做另一件事：

(cont'd) 你可以定义一个静态成员 function 来代替静态成员，它在其主体中定义一个静态变量并返回：static int &myvalue() static int val; return val; 然后你可以像使用静态变量一样使用myvalue()。这并没有真正的缺点，只是您必须在使用它的地方添加括号。这适用于仅头文件的库，也适用于非整数类型。