带有静态constexpr成员的模板类的ODR

Question

我知道，关于静态（constexpr）成员的链接有很多回答的问题。

但我想知道，为什么使用模板类的外部定义在头文件中工作，但不适用于专门的类。

a）这没有链接器错误：

template<typename, typename>
struct Foobar;

template<typename T>
struct Foobar<int, T> {
  static constexpr std::array<int, 1> a = {{1}};
};

template<typename T>
constexpr std::array<int, 1> Foobar<int, T>::a;

// foo.cpp
std::cout << Foobar<int, int>::a[0] << "\n";

// bar.cpp
std::cout << Foobar<int, int>::a[0] << "\n";

objdump：

foo.o: 0000000000000000 w O .rodata._Z6FoobarIiiE1aE 0000000000000004 _Z6FoobarIiiE1aE

bar.o: 0000000000000000 w O .rodata._Z6FoobarIiiE1aE 0000000000000004 _Z6FoobarIiiE1aE

链接文件： 0000000000475a30 w O .rodata 0000000000000004 _Z6FoobarIiiE1aE

b）这不是（多重定义）：

template<typename>
struct Foobar;

template<>
struct Foobar<int> {
  static constexpr std::array<int, 1> a = {{1}};
};
constexpr std::array<int, 1> Foobar<int>::a;

// foo.cpp
std::cout << Foobar<int>::a[0] << "\n";

// bar.cpp
std::cout << Foobar<int>::a[0] << "\n";

objdump：

foo.o 0000000000000100 g O .rodata 0000000000000004 _Z6FoobarIiE1aE

bar.o: 0000000000000420 g O .rodata 0000000000000004 _Z6FoobarIiE1aE

我们看到，外部定义在目标文件中有不同的地址（例子b））。

我向你提问：

1. 是否保存使用模板技巧？ 有什么缺点？
2. 如果将来像b这样的案例放宽odr的定义会有用吗？

先感谢您！

Answer 1

见[basic.def.odr] / 6：

类类型（第9节），枚举类型（7.2），带内部链接的内联函数（7.1.2），类模板（第14节），非静态函数模板（14.5.6）可以有多个定义，类模板的静态数据成员（14.5.1.3），类模板的成员函数（14.5.1.1），或者在程序中未指定某些模板参数（14.7,14.5.5）的模板特化，前提是每个模板定义出现在不同的翻译单元中，并且定义满足以下要求。 ...

此规则的作用是每个模板声明的行为都像是内联的。 （但它不会扩展到显式实例化和显 式特化声明。）

在第一个片段中，你有

template<typename T>
constexpr std::array<int, 1> Foobar<int, T>::a;

这是一个模板声明 ，因此可以进行多重定义。 在第二个片段中，你有

constexpr std::array<int, 1> Foobar<int>::a;

这不是模板声明 ：定义本身不是模板化的，即使被定义的东西恰好是模板的特化。

我向你提问：

1. 是否保存使用模板技巧？ 有什么缺点？

这里没有“诡计”。 如果要为所有 Foo<T>定义成员，那么您别无选择，只能将定义放在头文件中。 如果要为一个特定的 Foo<T>定义成员，例如Foo<int> ，则不能将该定义放在头文件中（直到C ++ 17，它引入了内联变量。）没有技巧，因为你应该做什么取决于你的具体目标。

（你的第二个问题在评论部分得到了解答。）