结构/类中静态常量的奇怪未定义符号

Question

要么我很累，要么发生了一些我没有意识到的奇怪的事情，因为下面的代码在链接时导致 Foo::A 和 Foo::B 出现未定义的符号。这是我在一个较大的项目中尽可能最小化的，但展示了我所看到的本质。

#include <algorithm>

struct Foo
{
    static const int A = 1;
    static const int B = 2;
};

int main()
{
    return std::min(Foo::A, Foo::B);
}

没有 std::min 函数模板，它可以正常工作，即只返回 Foo::A。在类/结构之外定义静态整数（在这个简单的情况下是全局的）也很好。然而，一旦它们像这样进入内部，链接器就无法找到它们。

有人可以解释发生了什么事吗？

Answer 1

需要定义

您提供的代码是非标准的。虽然您可以直接在类中为 const static int 成员提供初始值设定项，但您仍然需要提供单独的定义。这很奇怪，有点意外，但你应该这样写：

#include <algorithm>

struct Foo
{
    static const int A = 1;
    static const int B = 2;
};

const int Foo::A;
const int Foo::B;

int main()
{
    return std::min(Foo::A, Foo::B);
}

引用标准可以在 c++ 中的 const 和 static 说明符

为什么有时代码在没有定义的情况下“工作”？

至于为什么即使不提供定义，您也可以经常绕过：如果您仅在常量表达式中使用这些成员，编译器将始终直接解析它们，并且不会为链接器解析留下任何访问权限。仅当您以编译器无法直接处理的方式使用它时，只有在这种情况下链接器才会检测到符号未定义。我猜这可能是 Visual Studio 编译器中的一个错误，但考虑到该错误的性质，我怀疑它是否会被修复。

我不明白为什么你的源代码属于“链接器”类别，需要剖析 std::min 才能理解这一点。 注意：当我使用 GCC 在线尝试时，它有效，但未检测到错误。

替代方案：使用枚举

另一种替代方案是使用枚举。当您使用不支持 static const int“内联”初始值设定项的旧编译器（例如 Visual Studio 6）时，此版本也可以派上用场。但请注意，使用 std::min 时，您会遇到枚举的其他问题，并且需要使用显式实例化或转换，或者在一个命名枚举中同时包含 A 和 B，如 Nawaz 的答案：

struct Foo
{
    enum {A = 1};
    enum {B = 2};
};

int main()
{
    return std::min<int>(Foo::A, Foo::B);
}

标准

注意：甚至 Stroustrup C++ FAQ 得到了这个错误，并且不需要像标准那样严格的定义：

当（且仅当）静态成员具有类外定义时，您可以获取静态成员的地址

9.4.2 中的标准要求定义：

C++03 措辞：

如果在程序中使用该成员，则该成员仍应在命名空间范围中定义，并且命名空间范围定义不应包含初始值设定项

9.4.2 的 C++11 措辞有点不同：

3 如果该成员在程序中使用 odr（3.2），则仍应在命名空间范围内定义

关于 odr-use 如下：

3 名称作为潜在求值表达式 ex 出现的变量 x 是 odr 使用的，除非 x 是满足出现在常量表达式 (5.19) 中的要求的对象，并且 ex 是一个表达式 e 的潜在结果集合的元素，其中左值到右值转换 (4.1) 应用于 e，或者 e 是丢弃值表达式（第 5 条）。

4 每个程序都应包含该程序中使用的每个非内联函数或变量的确切定义；无需诊断。

我必须承认，我不确定 C++11 措辞的确切含义是什么，因为我无法理解 odr 使用规则。

Answer 2

如果您只想要整数值，那么您也可以定义enum：

#include <algorithm>

struct Foo
{
    enum integrals { A = 1, B = 2} ;
};

int main()
{
    return std::min(Foo::A, Foo::B);
}

这已经足够了。课外无需声明！

在线演示：http://www.ideone.com/oE9b5

Answer 3

您必须在类定义之外定义静态常量。

struct Foo {
    static const int A;
    static const int B;
};

const int Foo::A = 1;
const int Foo::B = 2;

Answer 4

这里有很好的答案，但需要注意的另一件事是 std::min() 的参数是引用，这需要传入变量的地址，并且因为这些变量不如果无法进入编译单元的目标文件，链接器无法解析它们的地址。

您可能会在未优化的构建中得到这个，对吗？

我敢打赌，如果您启用优化，您将不会通过 gcc 得到这个。对 std::min() 的调用将被内联，引用将消失。

另外，如果您要在调用 std::min() 之前将 Foo::A 和 Foo::B 分配给两个局部变量code>，这个问题也会消失。

这并不理想，但如果您不拥有定义导致此问题的变量的代码，那么您可以考虑这样做。

Answer 5

鉴于您基本上使用 struct 作为命名空间，为什么不只使用命名空间：

#include <algorithm>

namespace Foo
{
    const int A = 1;
    const int B = 2;
};

int main()
{
    return std::min(Foo::A, Foo::B);
}

Answer 6

另一种解决方案是内联您的静态变量，这样它将在最终的翻译单元中可用，从而消除未定义的符号错误。

请注意，这仅适用于 C++11 AFAIK 后的版本。