对静态类成员的未定义引用

Posted 2023-02-22

【中文标题】对静态类成员的未定义引用

【英文标题】：Undefined reference to static class member

【发布时间】：2008-11-07 17:39:56

【问题描述】：

谁能解释为什么下面的代码不能编译？至少在 g++ 4.2.4 上。

更有趣的是，为什么当我将 MEMBER 转换为 int 时它会编译？

#include <vector>

class Foo   
public:  
    static const int MEMBER = 1;  
;

int main()  
    vector<int> v;  
    v.push_back( Foo::MEMBER );       // undefined reference to `Foo::MEMBER'
    v.push_back( (int) Foo::MEMBER ); // OK  
    return 0;

【问题讨论】：

我编辑了问题以将代码缩进四个空格，而不是使用

***.com/questions/16284629/…你可以参考这个问题。

由于 C++17 不需要额外的定义，参见下面的my answer。

【参考方案1】：

您需要在某处实际定义静态成员（在类定义之后）。试试这个：

class Foo  /* ... */ ;

const int Foo::MEMBER;

int main()  /* ... */ 

这应该摆脱未定义的引用。

【讨论】：

好点，内联静态常量整数初始化创建了一个范围内的整数常量，你不能获取它的地址，并且向量需要一个引用参数。

此答案仅针对问题的第一部分。第二部分更有趣：为什么添加 NOP 强制转换使其无需外部声明即可工作？

我刚刚花了很多时间弄清楚如果类定义在头文件中，那么静态变量的分配应该在实现文件中，而不是头文件中。

@shanet：非常好的观点——我应该在我的回答中提到这一点！

但是如果我将它声明为const，我就不能改变那个变量的值吗？

【参考方案2】：

问题的出现是因为新的 C++ 功能与您正在尝试做的事情之间发生了有趣的冲突。首先我们看一下push_back的签名：

void push_back(const T&)

它期望引用T 类型的对象。在旧的初始化系统下，存在这样的成员。例如，下面的代码编译得很好：

#include <vector>

class Foo 
public:
    static const int MEMBER;
;

const int Foo::MEMBER = 1; 

int main()
    std::vector<int> v;
    v.push_back( Foo::MEMBER );       // undefined reference to `Foo::MEMBER'
    v.push_back( (int) Foo::MEMBER ); // OK  
    return 0;

这是因为某处存在一个实际对象，其中存储了该值。但是，如果您切换到指定静态 const 成员的新方法，就像上面那样，Foo::MEMBER 不再是一个对象。它是一个常数，有点类似于：

#define MEMBER 1

但没有预处理器宏的麻烦（并且具有类型安全性）。这意味着需要引用的向量无法获得。

【讨论】：

谢谢，这有帮助...如果还没有***.com/questions/1995113/strangest-language-feature，它可能有资格...

另外值得注意的是，MSVC 毫无怨言地接受了非演员版本。

-1：这根本不是真的。当静态成员在某处odr-used 时，您仍然应该定义内联初始化的静态成员。编译器优化可能会消除您的链接器错误并不会改变这一点。在这种情况下，您的左值到右值的转换（感谢(int) 演员表）发生在翻译单元中，具有完美的常量可见性，并且Foo::MEMBER 不再odr-used。这与第一个函数调用形成对比，在第一个函数调用中，引用被传递并在其他地方进行评估。

void push_back( const T& value ); 怎么样？ const& 可以绑定右值。

【参考方案3】：

如果需要定义静态 const 成员，C++ 标准需要定义。

定义是必需的，例如，如果使用它的地址。 push_back 通过 const 引用获取其参数，因此编译器需要您的成员的地址，您需要在命名空间中定义它。

当您显式转换常量时，您正在创建一个临时对象，并且该临时对象与引用绑定（根据标准中的特殊规则）。

这是一个非常有趣的案例，我实际上认为值得提出一个问题，以便将 std 更改为对您的常量成员具有相同的行为！

虽然，以一种奇怪的方式，这可以被视为对一元“+”运算符的合法使用。基本上unary + 的结果是一个右值，因此将右值绑定到 const 引用的规则适用，我们不使用静态 const 成员的地址：

v.push_back( +Foo::MEMBER );

【讨论】：

+1。是的，对于 T 类型的对象 x，表达式“(T) x”可用于绑定 const ref 而普通的“x”不能，这确实很奇怪。我喜欢你对“一元+”的观察！谁会想到可怜的小“一元+”实际上有用...... :)

考虑一般情况... C++ 中是否有任何其他类型的对象具有以下属性：它 (1) 只有在已定义但 (2) 时才能用作左值可以不用定义就转成右值吗？

好问题，至少目前我想不出任何其他例子。这可能只是在这里，因为委员会大多只是重用现有语法。

@RichardCorden：一元 + 如何解决这个问题？

@Blood-HaZaRd：在右值引用之前，push_back 的唯一重载是 const &。直接使用成员会导致成员被绑定到引用，这需要它有一个地址。但是，添加 + 会创建一个具有成员值的临时值。然后引用绑定到该临时地址，而不是要求成员有地址。

【参考方案4】：

Aaa.h

class Aaa 

protected:

    static Aaa *defaultAaa;

;

Aaa.cpp

// You must define an actual variable in your program for the static members of the classes

static Aaa *Aaa::defaultAaa;

【参考方案5】：

在 C++17 中，使用inline 变量有一个更简单的解决方案：

struct Foo
    inline static int member;
;

这是member 的定义，而不仅仅是它的声明。与内联函数类似，不同翻译单元中的多个相同定义不会违反 ODR。不再需要为定义选择最喜欢的 .cpp 文件。

【参考方案6】：

只是一些附加信息：

C++ 允许将整型和枚举类型的 const 静态类型“定义”为类成员。但这实际上不是一个定义，只是一个“初始化标记”

你仍然应该在课堂之外写下你的成员的定义。

9.4.2/4 - 如果静态数据成员是 const 整数或 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，成员可以出现在整型常量表达式中。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。

【参考方案7】：

不知道为什么强制转换起作用，但是直到第一次加载 Foo 时才分配 Foo::MEMBER ，并且由于您从不加载它，因此永远不会分配它。如果您在某处引用了 Foo，它可能会起作用。

【讨论】：

我认为您正在回答自己的问题：演员表之所以有效，是因为它创建了（临时）参考。

【参考方案8】：

在 C++11 中，上述对于基本类型是可能的

class Foo 
public:  
  static constexpr int MEMBER = 1;  
;

constexpr 部分创建一个静态表达式，而不是一个静态变量——它的行为就像一个极其简单的内联方法定义。不过，在模板类中使用 C 字符串 constexprs 时，该方法被证明有点不稳定。

【讨论】：

这对我来说很重要，因为“static const int MEMBER = 1;”在开关中使用 MEMBER 是必需的，而在向量中使用它需要外部声明，并且您不能同时拥有两者。但是您在此处给出的表达式 确实 对两者都有效，至少在我的编译器中是这样。

@BenFarmer：这种方法不再需要 C++17 中的类外定义（因为它是隐式内联的，因为变量可以在那个版本中）。

【参考方案9】：

关于第二个问题：push_ref 将引用作为参数，并且不能引用类/结构的静态 const 成员。调用 static_cast 后，将创建一个临时变量。并且可以传递对该对象的引用，一切正常。

或者至少我解决这个问题的同事是这么说的。