未命名类C++中的静态数据成员

Question

我在下面的链接中看到，未命名(匿名)类不应该包含静态数据备忘录。谁能让我知道原因吗？

2.1.0/com.ibm.zos.v2r1.cbclx01/cplr038.htm说..。

程序中只能有一个静态成员的定义。未命名类、未命名类中包含的类和本地类不能具有静态数据成员。

Answer 1

如果使用ODR，所有static成员数据都必须在类/结构之外定义。

struct Foo
{
    static int d;
};

int Foo::d = 0;

如果类/结构未命名，则无法定义类外部的成员。

int ::d = 0;

不能用于定义未命名类的静态成员。

更新C++17

如果您能够使用C++17或更新版本，则可以使用

static inline int d = 10;

这将允许在匿名的static /struct中定义一个class成员变量。

示例代码以演示不需要在类定义之外定义static成员变量：

#include <iostream>
struct foo
{
    static inline int d = 10;
};

int main()
{
   auto ptr = &foo::d;
   std::cout << *ptr << std::endl;
}

命令建造：

g++ -std=c++17 -Wall    socc.cc   -o socc

运行程序的输出：

10

感谢@Jean-Micha lCelerier对更新的建议。

Answer 2

你确定标准真的禁止这样做吗？

如前所述，当您需要对静态成员进行实际定义时，就会出现这个问题。该语言没有提供任何方法来定义它。引用它没有其他问题，因为我们可以在struct内部或通过它的一个实例进行引用。

但以GCC为例，他会接受以下几点：

static struct {
    static int j;
} a;

int main() {
    return a.j; // Here we actually refers to the static variable
}

但是它不能链接，因为a.j指的是一个未定义的符号(._0::j)，但是有一种方法可以绕过这个问题。通过在汇编程序中定义它，或者通过使用编译器扩展，您可以。例如，添加行

int j asm("_ZN3._01jE") = 42;

会让它发挥作用的。在这种情况下，_ZN3._01jE是静态变量的真正损坏名称，无论是损坏还是未损坏的名称都不能直接用作标准C++中的标识符(但可以通过GCC扩展或汇编程序)。

您可能必须意识到，这将只适用于特定的编译器。其他编译器会以其他方式破坏这个名称(甚至会做其他的事情，使得这个技巧根本行不通)。

你真的应该问为什么你想用这个把戏。如果您可以使用标准方法来完成这项工作，那么您很可能应该选择这样做。例如，您可以使用匿名namespace来降低可见性，例如：

namespace {
    static struct Fubar {
         static int j;
    } a;

    Fubar::a = 0;
}

现在Fubar并不是真正的匿名的，但它至少将被限制在翻译单元。

Answer 3

当C++标准化时，未命名的类不能具有静态数据成员，因为无法定义/实例化它们。但是，C++11已经解决了这个问题，因为它添加了decltype操作符：

struct {
    static int j;
} a;

// Declare the static member of the unnamed struct:
int decltype(a)::j = 42;

int main() {
    return a.j == 42 ? 0 : 1; // Use the static member 
}

因此，原则上，可能存在带有静态数据成员的未命名类或结构。但是，C++标准制定者故意不允许这种语法，因为编译器不知道，它应该给这个decltype(a)::j命名链接。所以大部分(全部？)编译器--包括正常模式下GCC的当前版本--拒绝编译。

在-fpermissive模式下，GCC-9和GCC-10接受这段代码并很好地编译它.但是，如果a的声明被移动到一个头文件中，这个头文件包含在不同的源文件中，那么它们在链接阶段仍然会失败。

因此，未命名的类只能在单个翻译单元中使用。为了避免污染全局名称空间，只需在匿名名称空间中放置任何需要保持本地的内容。所以：

namespace {
    struct whatever {
        static int j;
    } a;
    int whatever::j = 42;
}
int main() {
    return a.j == 42 ? 0 : 1; 
}

如果名称whatever与另一个头文件中的名称冲突，则编译良好，不会污染全局命名空间，甚至不会导致问题。