帶有靜態constexpr成員的模板類的ODR

Question

我知道，關於靜態（constexpr）成員的鏈接有很多回答的問題。

但我想知道，為什么使用模板類的外部定義在頭文件中工作，但不適用於專門的類。

a）這沒有鏈接器錯誤：

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

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

b）這不是（多重定義）：

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

我們看到，外部定義在目標文件中有不同的地址（例子b））。

我向你提問：

1. 是否保存使用模板技巧？ 有什么缺點？
2. 如果將來像b這樣的案例放寬odr的定義會有用嗎？

先感謝您！

Answer 1

見[basic.def.odr] / 6：

類類型（第9節），枚舉類型（7.2），帶內部鏈接的內聯函數（7.1.2），類模板（第14節），非靜態函數模板（14.5.6）可以有多個定義，類模板的靜態數據成員（14.5.1.3），類模板的成員函數（14.5.1.1），或者在程序中未指定某些模板參數（14.7,14.5.5）的模板特化，前提是每個模板定義出現在不同的翻譯單元中，並且定義滿足以下要求。 ...

此規則的作用是每個模板聲明的行為都像是內聯的。 （但它不會擴展到顯式實例化和顯 式特化聲明。）

在第一個片段中，你有

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

這是一個模板聲明 ，因此可以進行多重定義。 在第二個片段中，你有

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

這不是模板聲明 ：定義本身不是模板化的，即使被定義的東西恰好是模板的特化。

我向你提問：

1. 是否保存使用模板技巧？ 有什么缺點？

這里沒有“詭計”。 如果要為所有 Foo<T>定義成員，那么您別無選擇，只能將定義放在頭文件中。 如果要為一個特定的 Foo<T>定義成員，例如Foo<int> ，則不能將該定義放在頭文件中（直到C ++ 17，它引入了內聯變量。）沒有技巧，因為你應該做什么取決於你的具體目標。

（你的第二個問題在評論部分得到了解答。）