为什么从内联类方法中访问静态命名空间变量有效？

Question

我最近在一个头文件中看到了这段代码，并且惊讶于它的工作原理：

namespace NS {
  static int uid = 0;
  class X {
   public:
    static int getUID() { return uid++; }
  };
}

如果从几个不同的C ++源文件中调用静态方法NS::X::getUID() ，我很惊讶地发现它正确生成了一个唯一的ID（在翻译单元中是唯一的）。 我认为命名空间范围中的静态变量与翻译单元有内部链接。 这里发生了什么？ X类中的内联静态方法是否具有自己的转换单元，这就是它生成唯一ID的原因？ 或者由于编译器的怪癖，它是否适合我？

上面的代码是否依赖于“安全”明确定义的行为？ 如果是这样，这是一种在内联或模板类中生成唯一ID的令人惊讶的简洁方法，即使它看起来有点笨拙。 或者为这样的静态唯一ID函数生成新的C ++源文件更好，并在类中移动静态ID？

更新：

对于测试用例，我在不同的文件（file1.cpp，file2.cpp等）中写了几个这样的函数：

#include "static_def.h" // Name of the above header file.
void func1() {
  int uid1 = NS::X::getUID();
  int uid2 = NS::X::getUID();
  std::cout << "File1, UID1: " << uid1 << ", UID2: " << uid2 << std::endl;
}

令人惊讶的输出（在从main调用这些之后）是：

File1, UID1: 0, UID2: 1
File2, UID1: 2, UID2: 3

Answer 1

如果您只将此标头包含在单个源文件中，则您的代码才是正确的。

因为uid被声明为static ，所以它具有内部链接。 每个源文件都有一个uid变量实例，其中包含此标头。 如果在三个源文件中包含此标头，则会有三个uid变量。

getUid函数是隐式inline因为它是在类定义中定义的。 它是static成员函数的事实是无关紧要的。 inline函数的规则是必须在使用它的每个源文件中定义inline函数，并且所有定义必须相同。

您getUid函数定义违反此规则：是的，它在包括报头（因为它是在报头中定义的）每个源文件被限定，但各定义是不同的，因为在每一个定义的uid称为是一个不同的uid可变。

因此，您的程序违反了One Definition Rule并显示未定义的行为。 你观察到的特定行为可能是因为编译器采内联函数的一个定义，只是放弃休息，所以“全局变量”，你认为你正在使用恰好是一个 uid变量-哪一个被引用由编译器保存的getUid副本。 虽然这是这种形式的未定义行为的典型表现，但行为仍未定义。

您可以使uid变量function-local以确保只有一个实例，并避免违反One Definition Rule：

namespace NS {
  class X {
  public:
    static int getUID() {
      static int uid = 0;
      return uid++;
    }
  };
}

在这种情况下，保证程序中只有一个uid实例。

Answer 2

我相信你的编译器会通过不内联 getUID()方法来欺骗你。 getUID()隐式内联的事实并不意味着实际内联 - 它只是对编译器的推荐。

除此之外，你getUID() ：UID有内部链接， getUID()也可以返回非唯一ID。