C++ 靜態成員的類內初始化詳解及實例代碼

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C++ 靜態成員的類內初始化詳解及實例代碼

一般來說，關於C++類靜態成員的初始化，並不會讓人感到難以理解，但是提到C++ 靜態成員的"類內初始化"那就容易迷糊了。

我們來看如下代碼：

//example.h
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;

class Example{
public:
  static double rate = 6.5;
  static const int vecSize = 20;
  static vector<double> vec(vecSize);
};

//example.cpp
#include "example.h"
double Example::rate;
vector<double> Example::vec;

我們需要判斷上面的靜態數據成員的聲明和定義有沒有錯誤，並解釋原因。

首先，要謹記：通常情況下，不應該在類內部初始化成員，無論是否為靜態成員。

其次，若一定要在類內初始化靜態成員，那麼就必須滿足如下條件才行：

1） 靜態成員必須為字面值常量類型的constexpr。

所謂的字面值類型就是通常遇到的：算術類型，引用，指針等。字面值常量類型就是const型的算術類型，引用，指針等。

所謂的constexpr，就是常量表達式，指值不會改變且在編譯過程中就能得到計算結果的表達式。比如字面值，或者用常量表達式初始化的const對象也是常量表達式。為了幫助用戶檢查自己聲明/定義的變量的值是否為一個常量表達式，C++11新規定，允許將變量聲明為constexpr類型，以便由編譯器來進行驗證變量是否為常量表達式。

2）給靜態成員提供的初始值，必須為常量表達式

注意：在C++ primer 第五版中說：只能給靜態成員提供const 整數類型的類內初始值，且該const整數類型的初始值必須是常量表達式。我覺得是有誤的！詳情見後面分析。

有了這兩條原則，我們就可以對上面的代碼進行驗證了。

1）static double rate = 6.5;

顯然不滿足第一條：因為rate不是常量類型。改成constexprt static const double rate = 6.5即可

從這裡也可以看出初始值不一定必須為const 整數類型。

ps: 如果我們不再這裡加入constexprt修飾符的話，編譯器會提示錯誤：error: ‘constexpr' needed for in-class initialization of static data member ‘const double Example::rate' of non-integral type [-fpermissive]

大體意思就是，對於非const整數類型的初始值，如果它是常量表達式的話，我們需要手工在前面添加修飾符constexprt。

至於Example.cpp文件中的定義部分，由於我們已經在類內部進行了初始化，就不需要再在類外部進行定義了。如果非要定義的話，必須采用如下格式：

//example.cpp


constexpr const double Example::rate; //其中的const是可以刪除的，因為constexprt本身就包含了const

2）static const int vecSize = 20;

vecSize是const int類型的，且為常量表達式——滿足第一條；提供的初始值為20，是一個常量表達式——滿足第二條！且由於是const int型的，前面可以不用修飾符constexpr。

3）static vector<double> vec(vecSize);

錯誤！vector是模板不是字面值常量類型，所以不滿足第一條。應該改為 static vector<double> vec; //僅僅且只能進行聲明，不能定義

然後在Example.cpp中進行定義：

static vector<double> vec(Example::vecSize);

現在我們可以在Example.cpp中添加測試代碼進行測試了：

#include "example.h"
vector<double> Example::vec(Example::vecSize);
constexpr const double Example::rate;

int main(){

  Example::vec.push_back(10.5);
  cout << Example::vec.back() << endl;
  cout << Example::rate << endl;
  cout << Example::vecSize << endl;
}

執行結果：

wanchouchou@wanchouchou-virtual-machine:~/c++/7.5$ ./Example 
10.5
6.5
20

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