C++积分常数 +选择运算符=问题！

Question

我最近在我正在开发的一些大型程序中发现了一个恼人的问题；我想了解如何以最好的方式解决它。我将代码缩减为以下最小示例。

#include <iostream>
using std::cin;
using std::cout;

class MagicNumbers
{
public:
  static const int BIG = 100;
  static const int SMALL = 10;
};

int main()
{
  int choice;
  cout << "How much stuff do you want?\n";
  cin >> choice;
  int stuff = (choice < 20) ? MagicNumbers::SMALL : MagicNumbers::BIG; // PROBLEM!
  cout << "You got " << stuff << "\n";
  return 0;
}

使用 -O0 或 -O1 编译时，我在 gcc 4.1.2 中遇到链接错误，但使用 -O2 或 -O3 编译时一切正常。无论优化选项如何，它都可以与 MS Visual Studio 2005 很好地链接。

test.cpp:(.text+0xab): 对“MagicNumbers::SMALL”的未定义引用

test.cpp:(.text+0xb3): 对 `MagicNumbers::BIG' 的未定义引用

我查看了中间汇编代码，是的，未优化的代码将SMALL和BIG视为外部int变量，而优化的代码则使用实际数字。以下每项更改都修复了该问题：

• 使用 enum 而不是 int 作为常量：enum {SMALL = 10}

• 在每次使用时强制转换常量（任意一个）：(int)MagicNumbers::SMALL 或(int)MagicNumbers::BIG 甚至 MagicNumbers::SMALL + 0

• 使用宏：#define SMALL 10

• 不使用选择运算符：if (choice < 20) stuff = MagicNumbers::SMALL;其他东西= MagicNumbers::BIG;

我最喜欢第一个选项（但是，它并不理想，因为我们实际上使用 uint32_t 而不是 int 作为这些常量，而 enum 与 int 同义）。但我真正想问的是：这是谁的bug？

我是因为不了解静态积分常量如何工作而受到责备的人吗？

我应该责怪 gcc 并希望得到修复（或者可能最新版本已经有修复，或者可能有一个晦涩的命令行参数来使这项工作起作用）？

同时，我只是通过优化来编译我的代码，调试起来很痛苦:-O3

Answer 1

我是 C++ 新手，但我认为您的类声明仅声明这些静态成员存在，您仍然需要在某处定义它们：

class MagicNumbers
{
public:
  static const int BIG;
  static const int SMALL;
};

const int MagicNumbers::BIG = 100;
const int MagicNumbers::SMALL = 10;

较高的优化级别可能包括足够彻底的静态分析级别，以确定 BIG 和 SMALL 可以与它​​们的实际值进行交换，并且不给它们任何实际存储（语义将是相同的），因此在这种情况下定义这些变量将是多余的，因此它链接确定。

Answer 2

我很难断言这是任何人的错误。

在声明时给定值的静态常量积分不是变量，它们是常量表达式。为了有一个变量，你仍然需要定义它。

关于三元运算符的规则非常复杂，可能确实如此，并且实际上并没有真正说明有关常量表达式的任何内容，仅说明了右值；显然，编译器认为它们应该是变量，除非优化得到提高。我认为可以自由地以任何方式解释表达式（作为常量表达式或作为变量）。

Answer 3

您仍然需要在某处为它们分配空间：

class MagicNumbers
{
public:
  static const int BIG = 100;
  static const int SMALL = 10;
};
const int MagicNumbers::BIG;
const int MagicNumbers::SMALL;

Answer 4

为什么你的神奇数字在课堂上？

namespace MagicNumbers {
    const int BIG = 100;
    const int SMALL = 10;
}

问题已解决，无需担心 C++ 标准中的缺陷。

Answer 5

这是一个已知问题。该标准应该归咎于您，因为它没有提供静力学的定义。取决于你的观点:)

Answer 6

尽管有传统的建议，我发现 static const int ... 总是比旧的 enum { BIG = 100, SMALL = 10 }; 更让我头疼。 。随着 C++11 提供强类型枚举，我现在使用 static const int ... 的理由就更少了。

Answer 7

静态数据成员在 C++ 中的工作方式不同：

静态数据成员不属于
给定类类型的对象；他们
是单独的对象。结果，
静态数据成员的声明是
不被视为定义。数据
成员是在类范围内声明的，但是
定义是在文件范围内执行的。
这些静态成员具有外部
链接。

即使您正在初始化这些常量，您也只是声明它们。您仍然必须在命名空间范围内定义它们：

class MagicNumbers
{
public:
    static const int BIG = 100;
    static const int SMALL = 10;
};

const int MagicNumbers::BIG;
const int MagicNumbers::SMALL;

这将消除链接错误。

Answer 8

呵呵，根据C++标准，9.4.2（class.static.data）：

如果静态数据成员是 const
文字类型，其声明在
类定义可以指定一个
大括号或等于初始化器，其中
每个初始化子句都是
赋值表达式是一个常量
表达。静态数据成员
文字类型可以在
使用 constexpr 定义类
说明符；如果是这样，其声明
应指定一个
大括号或等于初始化器，其中
每个初始化子句都是
赋值表达式是一个常量
表达。 [注：在这两个
在这种情况下，该成员可能会出现在
常量表达式。 ——尾注]
成员仍应定义在
命名空间范围，如果它被用在
程序和命名空间范围
定义不应包含
初始化程序。

所以声明是正确的，但您仍然需要在某个地方有一个定义。我一直认为你可以掌握这个定义，但我认为这不符合标准。