Question

我对static成员的const类内初始化感到有些困惑。例如，在下面的代码中：

#include <iostream>

struct Foo
{
    const static int n = 42;
};

// const int Foo::n; // No ODR

void f(const int& param)
{
    std::cout << param << std::endl;
}

int g(const int& param)
{
    return param;
}

template<int N>
void h()
{
    std::cout << N << std::endl;
}

int main()
{
    // f(Foo::n); // linker error, both g++/clang++
    std::cout << g(Foo::n) << std::endl; // OK in g++ only with -O(1,2 or 3) flag, why?!
    h<Foo::n>(); // this should be fine
}

Live example

我没有定义Foo::n（该行已注释）。所以，我希望调用f(Foo::n)在链接时失败，事实确实如此。但是，每当我使用std::cout << g(Foo::n) << std::endl;等优化标志时，以下行-O1/2/3仅通过gcc（clang仍会发出链接器错误）进行编译和链接。

为什么gcc（尝试使用gcc5.2.0和gcc 4.9.3）在打开优化时编译并链接代码？
我是否正确地说类内静态const成员的唯一用法是使用常量表达式，例如h<Foo::n>调用中的模板参数，在这种情况下，代码应链接？

Answer 1

我认为编译器在优化期间执行以下操作：

值const static int n随处可见。没有为变量n分配内存，对它的引用变为无效。函数f()需要引用n，因此程序不会被编译。
函数g简短明了。它有效地内联和优化。优化后，函数g不需要引用n，它只返回常量值42。

解决方案是在类外定义变量：

struct Foo
{
    const static int n;
};

const int Foo::n = 42;

Answer 2

正式地，ODR违规是未定义的行为，因此编译器可能会展示它喜欢的任何行为。这就是行为随着优化级别和编译器而变化的原因 - 编译器没有义务维护特定的行为。

Answer 3

ODR违规不需要诊断，来自草案C ++标准标准部分3.2 [basic.def.odr]（强调我的前进）：

每个程序都应包含每个非内联的一个定义在该程序中使用的函数或变量; 没有诊断需要

因此，在不同优化级别的不一致行为是完全一致的行为。

如果符合以下情况，则非正式变量为odr-used


其地址被采用，或者引用绑定到它，并且如果对其进行函数调用或者采用其地址，则使用函数。如果一个对象或函数使用了odr，它的定义必须存在于程序的某个地方;违反这一点的是链接时错误。

因此，f和g都会使用并且需要定义。

关于odr-use的相关C ++ 14引用将来自 [basic.def.odr] 部分：


变量x的名称显示为可能评估的表达式ex odr-ex by ex除非应用   左值到右值的转换（4.1）到x产生一个不调用任何重要的常量表达式（5.19）   函数和如果x是一个对象，ex是表达式e的潜在结果集的一个元素，   其中左值到右值转换（4.1）应用于e，或e是丢弃值表达式 [...]

C ++ 11中的措辞相似，从C ++ 11到C ++ 14的更改反映在defect report 712中。

在C ++ 11之前它是a bit more complicated but in principle the same for this case。

Answer 4

根本没有定义。 GCC 4.9.2没有编译并用任何标志链接它。

请注意：

const static int n = 42;

是声明和初始值设定项，但不是定义。

在类static static ODR中

4 个答案: