如何在 C++ 中初始化私有静态成员？

类声明应该在头文件中（如果不共享，则在源文件中）。文件：foo.h

class foo
{
    private:
        static int i;
};

但是初始化应该在源文件中。文件：foo.cpp

int foo::i = 0;

如果初始化在头文件中，则包含头文件的每个文件都将具有静态成员的定义。因此，在链接阶段，您将收到链接器错误，因为初始化变量的代码将在多个源文件中定义。 static int i 的初始化必须在任何函数之外完成。

注意： Matt Curtis：指出如果静态成员变量是 const integer type (bool, char, char8_t [因为 C ++20]、char16_t、char32_t、wchar_t、short、int、long、long long 或任何实现定义的扩展整数类型，包括任何有符号、无符号和 cv -合格的变体。）。然后，您可以直接在头文件的类声明中声明和初始化成员变量：

class foo
{
    private:
        static int const i = 42;
};

---

对于变量：

富.h：

class foo
{
private:
    static int i;
};

foo.cpp：

int foo::i = 0;

这是因为您的程序中只能有一个 foo::i 实例。它相当于头文件中的 extern int i 和源文件中的 int i。

对于常量，您可以将值直接放在类声明中：

class foo
{
private:
    static int i;
    const static int a = 42;
};

---

从 C++17 开始，静态成员可以使用 inline 关键字在标头中定义。

http://en.cppreference.com/w/cpp/language/static

“静态数据成员可以内联声明。内联静态数据成员可以在类定义中定义，并且可以指定默认成员初始化程序。它不需要类外定义：”

struct X
{
    inline static int n = 1;
};

---

对于这个问题的未来观众，我想指出您应该避免monkey0506 is suggesting。

头文件用于声明。

对于直接或间接#includes它们的每个 .cpp 文件，头文件都会编译一次，并且任何函数之外的代码在程序初始化时运行，main() 之前。

通过将： foo::i = VALUE; 放入标题中，将为每个 .cpp 文件分配 VALUE 值（无论是什么），并且这些分配将在 { 之前以不确定的顺序（由链接器确定）发生5}运行。

如果我们的 .cpp 文件之一中的 #define VALUE 是不同的数字怎么办？它将编译得很好，在我们运行程序之前，我们无法知道哪个获胜。

永远不要将执行的代码放入标头中，原因与您从不#include .cpp 文件的原因相同。

包含防护（我同意您应该始终使用）保护您免受不同的影响：在编译单个 .cpp 文件时，同一个标头被间接 #included 多次。

---

使用 Microsoft 编译器 [1]，与 int 不同的静态变量也可以在头文件中定义，但在类声明之外，使用 Microsoft 特定的 __declspec(selectany)。

class A
{
    static B b;
}

__declspec(selectany) A::b;

请注意，我并不是说这很好，我只是说可以做到。

[1] 如今，支持 __declspec(selectany) 的编译器比 MSC 多 - 至少 gcc 和 clang。也许更多。

---

int foo::i = 0; 

是初始化变量的正确语法，但它必须放在源文件 (.cpp) 中而不是头文件中。

因为它是一个静态变量，编译器只需要创建它的一个副本。您必须在代码中的某个位置有一行“int foo:i”来告诉编译器将它放在哪里，否则会出现链接错误。如果它在标题中，您将在每个包含标题的文件中获得一个副本，因此从链接器获取多重定义的符号错误。

---

如果你想初始化一些复合类型（fe 字符串），你可以这样做：

class SomeClass {
  static std::list<string> _list;

  public:
    static const std::list<string>& getList() {
      struct Initializer {
         Initializer() {
           // Here you may want to put mutex
           _list.push_back("FIRST");
           _list.push_back("SECOND");
           ....
         }
      }
      static Initializer ListInitializationGuard;
      return _list;
    }
};

由于 ListInitializationGuard 是 SomeClass::getList() 方法中的静态变量，因此它只会被构造一次，这意味着构造函数被调用一次。这将 initialize _list 变量设置为您需要的值。对 getList 的任何后续调用都将简单地返回已初始化的 _list 对象。

当然，您必须始终通过调用 getList() 方法来访问 _list 对象。

---

适用于多个对象的 C++11 静态构造函数模式

在 https://stackoverflow.com/a/27088552/895245 提出了一个习惯用法，但这里有一个更简洁的版本，不需要为每个成员创建新方法。

主文件

#include <cassert>
#include <vector>

// Normally on the .hpp file.
class MyClass {
public:
    static std::vector<int> v, v2;
    static struct StaticConstructor {
        StaticConstructor() {
            v.push_back(1);
            v.push_back(2);
            v2.push_back(3);
            v2.push_back(4);
        }
    } _staticConstructor;
};

// Normally on the .cpp file.
std::vector<int> MyClass::v;
std::vector<int> MyClass::v2;
// Must come after every static member.
MyClass::StaticConstructor MyClass::_staticConstructor;

int main() {
    assert(MyClass::v[0] == 1);
    assert(MyClass::v[1] == 2);
    assert(MyClass::v2[0] == 3);
    assert(MyClass::v2[1] == 4);
}

GitHub upstream。

编译并运行：

g++ -ggdb3 -O0 -std=c++11 -Wall -Wextra -pedantic -o main.out main.cpp
./main.out

另请参阅：static constructors in C++? I need to initialize private static objects

在 Ubuntu 19.04 上测试。

C++17 内联变量

在：https://stackoverflow.com/a/45062055/895245 中提到，但这里有一个多文件可运行示例以使其更加清晰：How do inline variables work?

这个很棒的 C++17 特性使我们能够：

方便地为每个常量只使用一个内存地址

将其存储为 constexpr：如何声明 constexpr extern？

从一个标题在一行中执行

主文件

#include <cassert>

#include "notmain.hpp"

int main() {
    // Both files see the same memory address.
    assert(&notmain_i == notmain_func());
    assert(notmain_i == 42);
}

不是main.hpp

#ifndef NOTMAIN_HPP
#define NOTMAIN_HPP

inline constexpr int notmain_i = 42;

const int* notmain_func();

#endif

非main.cpp

#include "notmain.hpp"

const int* notmain_func() {
    return &notmain_i;
}

编译并运行：

g++ -c -o notmain.o -std=c++17 -Wall -Wextra -pedantic notmain.cpp
g++ -c -o main.o -std=c++17 -Wall -Wextra -pedantic main.cpp
g++ -o main -std=c++17 -Wall -Wextra -pedantic main.o notmain.o
./main

GitHub upstream。

---

我没有足够的代表在这里将其添加为评论，但是 IMO 无论如何用 #include guards 编写标题是一种很好的风格，正如 Paranaix 几小时前所指出的那样，这可以防止多定义错误。除非您已经在使用单独的 CPP 文件，否则没有必要仅使用一个来初始化静态非整数成员。

#ifndef FOO_H
#define FOO_H
#include "bar.h"

class foo
{
private:
    static bar i;
};

bar foo::i = VALUE;
#endif

我认为不需要为此使用单独的 CPP 文件。当然，你可以，但没有技术上的理由你必须这样做。

---

如果您使用标头保护，您还可以在头文件中包含分配。我已将这种技术用于我创建的 C++ 库。实现相同结果的另一种方法是使用静态方法。例如...

class Foo
   {
   public:
     int GetMyStatic() const
     {
       return *MyStatic();
     }

   private:
     static int* MyStatic()
     {
       static int mStatic = 0;
       return &mStatic;
     }
   }

上面的代码具有不需要 CPP/源文件的“好处”。同样，我用于 C++ 库的方法。

---

我遵循卡尔的想法。我喜欢它，现在我也使用它。我改变了一点符号并添加了一些功能

#include <stdio.h>

class Foo
{
   public:

     int   GetMyStaticValue () const {  return MyStatic();  }
     int & GetMyStaticVar ()         {  return MyStatic();  }
     static bool isMyStatic (int & num) {  return & num == & MyStatic(); }

   private:

      static int & MyStatic ()
      {
         static int mStatic = 7;
         return mStatic;
      }
};

int main (int, char **)
{
   Foo obj;

   printf ("mystatic value %d\n", obj.GetMyStaticValue());
   obj.GetMyStaticVar () = 3;
   printf ("mystatic value %d\n", obj.GetMyStaticValue());

   int valMyS = obj.GetMyStaticVar ();
   int & iPtr1 = obj.GetMyStaticVar ();
   int & iPtr2 = valMyS;

   printf ("is my static %d %d\n", Foo::isMyStatic(iPtr1), Foo::isMyStatic(iPtr2));
}

这输出

mystatic value 7
mystatic value 3
is my static 1 0

---

您遇到的链接器问题可能是由以下原因引起的：

在头文件中提供类和静态成员定义，

在两个或多个源文件中包含此标头。

对于那些从 C++ 开始的人来说，这是一个常见的问题。静态类成员必须在单个翻译单元中初始化，即在单个源文件中。

不幸的是，静态类成员必须在类主体之外进行初始化。这使编写仅标头代码变得复杂，因此，我使用了完全不同的方法。您可以通过静态或非静态类函数提供静态对象，例如：

class Foo
{
    // int& getObjectInstance() const {
    static int& getObjectInstance() {
        static int object;
        return object;
    }

    void func() {
        int &object = getValueInstance();
        object += 5;
    }
};

---

也在 privateStatic.cpp 文件中工作：

#include <iostream>

using namespace std;

class A
{
private:
  static int v;
};

int A::v = 10; // possible initializing

int main()
{
A a;
//cout << A::v << endl; // no access because of private scope
return 0;
}

// g++ privateStatic.cpp -o privateStatic && ./privateStatic

---

set_default() 方法呢？

class foo
{
    public:
        static void set_default(int);
    private:
        static int i;
};

void foo::set_default(int x) {
    i = x;
}

我们只需要使用 set_default(int x) 方法，我们的 static 变量就会被初始化。

这不会与其他评论意见相左，实际上它遵循在全局范围内初始化变量的相同原则，但是通过使用这种方法，我们使其明确（并且易于理解）而不是定义的变量挂在那里。

---

定义常量的一种“老派”方式是用 enum 替换它们：

class foo
{
    private:
        enum {i = 0}; // default type = int
        enum: int64_t {HUGE = 1000000000000}; // may specify another type
};

这种方式不需要提供定义，并且避免了常量 lvalue，这可以为您省去一些麻烦，例如当您不小心 ODR-use 它时。

---

以下是一个简单示例中的所有可能性和错误...

#ifndef Foo_h
#define Foo_h

class Foo
{
  static const int a = 42; // OK
  static const int b {7};  // OK
  //static int x = 42; // ISO C++ forbids in-class initialization of non-const static member 'Foo::x'
  //static int y {7};  // ISO C++ forbids in-class initialization of non-const static member 'Foo::x'
  static int x;
  static int y;
  int m = 42;
  int n {7};
};

// Foo::x = 42;  // error: 'int Foo::x' is private
int Foo::x = 42; // OK in Foo.h if included in only one  *.cpp -> *.o file!
int Foo::y {7};  // OK

// int Foo::y {7};  // error: redefinition of 'int Foo::y'
   // ONLY if the compiler can see both declarations at the same time it, 
   // OTHERWISE you get a linker error

#endif // Foo_h

但最好把它放在 Foo.cpp 中。这样您可以单独编译每个文件并稍后链接它们，否则 Foo:x 将出现在多个目标文件中并导致链接器错误。 ...

// Foo::x = 42;  // error: 'int Foo::x' is private, bad if Foo::X is public!
int Foo::x = 42; // OK in Foo.h if included in only one  *.cpp -> *.o file!
int Foo::y {7};  // OK

---

当我第一次遇到这个时，我只是想提一些对我来说有点奇怪的事情。

我需要在模板类中初始化一个私有静态数据成员。

在 .h 或 .hpp 中，初始化模板类的静态数据成员看起来像这样：

template<typename T>
Type ClassName<T>::dataMemberName = initialValue;

---

这是否符合您的目的？

//header file

struct MyStruct {
public:
    const std::unordered_map<std::string, uint32_t> str_to_int{
        { "a", 1 },
        { "b", 2 },
        ...
        { "z", 26 }
    };
    const std::unordered_map<int , std::string> int_to_str{
        { 1, "a" },
        { 2, "b" },
        ...
        { 26, "z" }
    };
    std::string some_string = "justanotherstring";  
    uint32_t some_int = 42;

    static MyStruct & Singleton() {
        static MyStruct instance;
        return instance;
    }
private:
    MyStruct() {};
};

//Usage in cpp file
int main(){
    std::cout<<MyStruct::Singleton().some_string<<std::endl;
    std::cout<<MyStruct::Singleton().some_int<<std::endl;
    return 0;
}

---