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Effective C++(第 3 版)第 2 项(Preferconst和to )中enum,类特定常量的代码段如下:inline#define

class GamePlayer {
private:
    static const int NumTurns = 5;    // constant declaration
    int scores[NumTurns];             // use of constant
    ...
};

然后这本书说(用我自己的话)这static const int NumTurns = 5;不是一个定义,这通常是 C++ 对类成员所要求的,除非它是一个地址从未使用过的静态整数常量。如果以上对于常量不成立,或者编译器出于任何原因坚持定义,则应在实现文件中提供定义,如下所示:

const int GamePlayer::NumTurns;    // definition of NumTurns; see
                                   // below for why no value is given

根据这本书(也是我自己的话),定义中没有给出任何值,因为它已经在声明中给出了。

这让我认为我已经知道声明和定义的定义令人困惑(在问这个问题之前我在谷歌上仔细检查过):

  • 为什么static const int NumTurns = 5没有定义?不是在这里NumTurns初始化为一个值5,是不是声明和定义一起出现的时候才叫初始化?
  • 为什么static整数常量不需要定义?
  • 当没有定义值时,为什么第二个代码片段被认为是定义,但包含该值的类内部的声明仍然不是一个(基本上回到我的第一个问题)?
  • 初始化不是定义吗?为什么这里没有违反“唯一一个定义”的规则?

可能我现在只是在这里混淆了自己,所以有人可以从头开始重新教育我:为什么这两行代码声明和定义而不是另一行,那里有任何初始化实例?初始化也是一个定义吗?

信用:代码片段直接从书中引用。

编辑:附加参考定义和声明之间有什么区别?

  • 声明引入了标识符和类型
  • 定义实例化和实现

所以,是的......这似乎不是这里发生的事情。

编辑 2:我认为编译器可能会优化静态整数常量,方法是不将其存储在内存中,而只是在代码中内联替换它。但是如果NumTurns使用地址,为什么声明没有自动变为声明+定义,因为实例化已经存在?

编辑3:(此编辑与原始问题的关系不大,但仍然很突出。我把它放在这里,这样我就不需要复制粘贴到下面每个答案的评论中。请回答我这个在评论中。谢谢!)

感谢您的回答。现在我的头脑更清晰了,但编辑 2 的最后一个问题仍然存在:如果编译器在程序中检测到需要定义的条件(例如&NumTurns,在程序中使用),为什么它不自动重新解释static const int NumTurns = 5;为声明和定义而不是仅声明?它具有程序中其他任何地方的定义所具有的所有语法。

我来自学校的Java背景,并且不需要以上述方式为静态成员进行单独的定义。我知道 C++ 是不同的,但我想知道为什么上面是这样的。如果地址从不使用,则静态整数成员被内联替换,这对我来说更像是一种优化而不是基本功能,所以为什么我需要解决它(在条件不存在时提供单独的语句作为定义即使原始语句的语法足够了)而不是相反(编译器将原始语句视为定义,因为语法足够,所以需要有一个定义)?

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免责声明:我不是标准的大师。

我建议你阅读以下两篇:

http://www.stroustrup.com/bs_faq2.html#in-class
和:
定义和声明有什么区别?

为什么 static const int NumTurns = 5 不是定义?NumTurns这里不是初始化为5的值吗,不就是声明和定义一起出现的时候才叫初始化吗?

在高层次上,定义(与声明相反)实例化或实现实体(变量、类、函数)。
在变量的情况下,定义使变量被分配到程序内存中。
在函数的情况下 - 定义给出了可以编译为汇编指令的指令。*

代码行

static const int NumTurns = 5;

默认情况下不会NumTurns在程序内存中分配,所以它只是声明。为了NumTurns在程序内存中创建(唯一)实例,您必须提供所需的定义

const int MyClass::NumTurns;  

比亚恩语录:

当(且仅当)它具有类外定义时,您可以获取静态成员的地址:

class AE {
    // ...
public:
    static const int c6 = 7;
    static const int c7 = 31;
};

const int AE::c7;   // definition

int f()
{
    const int* p1 = &AE::c6;    // error: c6 not an lvalue
    const int* p2 = &AE::c7;    // ok
    // ...
}

为什么静态整数常量不需要定义?

如果您想获取他们的地址,他们会这样做。

初始化不是定义吗?

不,初始化是在某些实体(原始、对象)中设置初始值的行为。

void someFunc (){
  int x; //x is declared, but not initialized
  int y = 0; //y is declared+ initialized.
}

为什么这里没有违反“唯一一个定义”的规则?

为什么会呢?NumTurns整个代码中仍然有一个。该符号MyClas::NumTurns仅出现一次。该定义仅使变量出现在程序内存中。ODR 规则指定任何符号只能声明一次。

编辑: 问题基本上归结为“为什么编译器不能自行决定?” 我不是委员会的成员,所以我不能给出完全合法的答案。
我的聪明猜测是让编译器决定事情不是 C++ 哲学。当您让编译器决定时,例如在哪里声明静态整数 const,作为开发人员,我可能会提出以下问题:

1) 如果我的代码是仅标头库会发生什么? 我的编译器应该在哪里声明变量?在它遇到的第一个 cpp 文件中?在包含 main 的文件中?

2)如果编译器决定在哪里声明变量,我是否有任何保证该变量将与其他静态变量(我已手动声明)一起声明,从而保持缓存局部性紧密?

一旦我们批准“让编译器疯狂”的心态,就会提出越来越多的问题,我认为这是 Java 和 C++ 之间的根本区别。

Java:让 JVM 做它的启发式算法。
C++:让开发人员进行分析。

最终,在 C++ 中,编译器检查一切是否有意义并将代码转换为二进制,而不是代替开发人员完成工作。

* 或字节码,如果您使用托管 C++(嘘...)

于 2016-01-06T10:05:00.983 回答
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单一定义规则的后果之一是类的静态成员只能有一个定义。但是,如果有多个编译单元定义它,那么程序中的每个编译单元都会有一个定义。最终结果是,如果不违反单一定义规则,则声明不能成为定义。在实践中,链接器通常不够聪明,无法解析这样的多重定义。

静态整数常量不需要定义的原因是没有必要。如果值是在类定义中初始化的,编译器可以在使用时替换初始化值。实际上,这意味着该值不需要实际占用程序中的内存位置(只要没有代码计算该常量的地址,在这种情况下就需要定义)。

声明、定义、初始化实际上是独立的(尽管相关的)概念。声明告诉编译器某些东西存在。定义是一种导致该事物存在的声明类型(因此具有其他声明可见性的代码可以引用它)-例如,为其分配内存。初始化是赋予值的行为。这种区别实际上发生在语言的其他部分。例如;

#include <iostream>
int main()
{
     int x;   //  declaration and definition of x

     std::cout << x << '\n';    // undefined behaviour as x is uninitialised

     x = 42;   // since x is not yet initialised, this assignment has an effect of initialising it

     std::cout << x << '\n';    // OK as x is now initialised
}

在实践中,初始化可以是声明的一部分,但不是必须的。

编辑以回应原始问题中的“编辑3”:

C++ 有一个单独的编译模型。Java 的模型依赖于 C++ 模型所不具备的能力(更智能的链接器、运行时链接)。在 C++ 中,如果一个编译单元看到一个声明但没有定义,编译器只是假设定义在另一个编译单元中。通常(有很多构建链)链接器稍后会检测是否存在必要的定义,因此链接阶段失败。相反,如果每个需要定义存在的编译单元实际上都创建了一个,那么编译器将打破“一个定义规则”和一个典型的愚蠢链接器 - 其中还不够聪明,无法将重复定义的东西折叠成一个定义- 会抱怨多重定义的符号。

于 2016-01-06T10:08:30.887 回答
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为什么 static const NumTurns = 5 不是定义?NumTurns这里不是初始化为5的值吗,不就是声明和定义一起出现的时候才叫初始化吗?

那是个错误的问题。声明是通知编译器类型/变量/函数/任何存在的地方,以及它是什么。定义是指示编译器实际分配存储以保留所述实体的位置。

由于该成员是在类的声明中“定义”的(即,此时没有创建类的实例),因此这是一个声明。

为了将其称为定义而依赖的等号仅仅是 struct 成员的默认值,而不是初始化。

为什么静态整数常量不需要定义?

你自己回答了那个。这是因为编译器可以避免为它们分配任何存储空间,而只是将它们放入使用的代码中。

当没有定义值时,为什么第二个代码片段被认为是定义,但包含该值的类内部的声明仍然不是一个(基本上回到我的第一个问题)?

正如我之前所说,这是因为第二个代码为变量分配了存储空间。

初始化不是定义吗?为什么这里没有违反“唯一一个定义”的规则?

因为初始化不是定义。

如果编译器在程序中检测到需要定义的条件(例如,程序中使用了 &NumTurns),为什么不自动重新解释 static const int NumTurns = 5; 作为声明和定义而不是仅声明?

因为定义分配了存储。更具体地说,因为如果编译器这样做,那么在不同的编译单元中就会有多个存储分配。这很糟糕,因为在链接期间,链接器只需要一个。链接器看到同一变量的多个定义具有相同的范围,并且不知道它具有相同的值。它所知道的是它不能将它们全部合并到一个位置。

为了避免该问题,它使您手动进行定义。您在 cpp 文件中定义它(即 - 不在标题中),从而将分配解析为链接器可以处理的一个特定文件。

于 2016-01-06T10:08:20.603 回答