C++: static-атрибуты класса - почему так?

[aUruM]

Давно пишу на плюсах, но как-то не приходилось пользоваться статическими атрибутами. Недавно же такая необходимость возникла. Недолго думая, написал код вида:

class C
{
  public:
    C();
    ~C();
  private:
    static string s;
};

на что VC++ выдал мне link error следующего содержания:

1>C.obj : error LNK2001: unresolved external symbol "private: static class std::basic_string<char,struct std::char_traits<char>,class std::allocator<char> > C::s" (?s@C@@0V?$basic_string@DU?$char_traits@D@std@@V?$allocator@D@2@@std@@A)

Заглянув в справочник Шилдта, обнаружил, что статический атрибут недостаточно объявить в описании класса и что правильно писать так:

class C
{
  public:
    C();
    ~C();
  private:
    static string s;
};

string C::s;

В таком варианте всё собирается успешно. Но я вот задался вопросом: а для чего это было сделано, зачем повторно объявлять атрибут, который уже был объявлен в описании класса? Может быть, это связано с какими-то ограничениями старых компиляторов? Знает ли кто-нибудь?

[kiyanyn]

Начнем с того, что

string C::s;

не объявление, а определение...

[aUruM]

kiyanyn
ОК, согласен. Но ведь методы можно определять прямо в описании класса. Почему не разрешается делать это с атрибутами? Причём не со всеми, а именно со статическими?

[kiyanyn]

aUruM в сообщении #510446 писал(а):

kiyanyn
ОК, согласен. Но ведь методы можно определять прямо в описании класса. Почему не разрешается делать это с атрибутами? Причём не со всеми, а именно со статическими?

Встречный вопрос - и как вы определите не статический член? Он создается только при создании объекта, до того его нет, так что это не определение, а объявление...

А что касается определения статического члена класса - то как, например, в общем случае разрешать конфликт имен?

[venco]

Статические данные класса по сути - глобальные переменные с видимостью в namespace класса. Соответственно, на них налагаются те же требования, что и на обычные глобальные переменные, в том числе определение только в одном модуле компиляции. Иначе трудно будет реализовать единственность и однократное конструирование такого объекта.

[aUruM]

Цитата:

Встречный вопрос - и как вы определите не статический член? Он создается только при создании объекта, до того его нет, так что это не определение, а объявление...

Согласен, про не-static атрибуты я сказал ерунду. Не подумал.

Цитата:

А что касается определения статического члена класса - то как, например, в общем случае разрешать конфликт имен?

Не очень понял, о каком конфликте имён идёт речь... Поясните, пожалуйста.

Цитата:

Статические данные класса по сути - глобальные переменные с видимостью в namespace класса. Соответственно, на них налагаются те же требования, что и на обычные глобальные переменные, в том числе определение только в одном модуле компиляции. Иначе трудно будет реализовать единственность и однократное конструирование такого объекта.

Что-то я не очень понимаю, как это соотносится с моим вопросом... Прошу прощения, если туплю. Можете подробнее объяснить? Суть моего вопроса такова: почему компилятору недостаточно строки

static string s;

в описании класса?

[venco]

Потому что компилятору надо ровно в одном объектном файле завести эту переменную с конструированием. Чтобы указать ему в каком именно файле это делать, вы пишете в одном из исходных файлов (не заголовке) определение этой переменной.

[aUruM]

venco
Хм, это объяснение выглядит логичным. Но почему же тогда допускается реализация методов в заголовке?

[venco]

aUruM в сообщении #510665 писал(а):

venco
Хм, это объяснение выглядит логичным. Но почему же тогда допускается реализация методов в заголовке?

Потому что inline методам не обязательно быть в одном экземпляре. Более того, часто этого метода в явном виде вообще нет в скомпилированной программе.

[aUruM]

venco
Ясно, спасибо за разъяснение!

Цитата:

Более того, часто этого метода в явном виде вообще нет в скомпилированной программе.

Не могли бы Вы рассказать подробнее про это, если не сложно, или дать ссылку? Интересно.

[venco]

При вызове inline функции (не только в классе) при возможности компилятор вставляет код этой функции прямо в вызывающий. Это позволяет лучше соптимизировать код, и избежать кода сопутствующего вызову функции - сохранение параметров и регистров в стек, собственно вызов, коррекция stackframe, и т.д.

[aUruM]

venco
Спасибо!

[Circiter]

2aUruM

Цитата:

Но я вот задался вопросом: а для чего это было сделано, зачем повторно объявлять атрибут, который уже был объявлен в описании класса?

Можно ещё совсем упрощенно объяснить -- выделение памяти под обычный элемент класса, например "поле" field в классе struct myclass {int field;};, происходит когда мы объявляем переменную-объект этого класса (e.g. myclass myobject;) или создаем этот объект оператором new.

Но если мы объявим field как static, т.е. напишем struct myclass {static int field;};, этот элемент должен быть доступен даже просто как myclass::field, причем вообще без необходимости создания объекта класса. Спрашивается, а где-же тогда выделяется память под такую переменную? Вот именно это лишнее определение static int myclass::field; вне класса и решает эту проблему.

Цитата:

Может быть, это связано с какими-то ограничениями старых компиляторов?

Хм, интересная мысль. Я слышал, что некоторые компиляторы действительно позволяют обходится единственным определением (с инициализацией) static-элемента в пределах определения класса. Наверное что-то вроде struct myclass {static const int field=2;};, но это не совсем по стандарту и при необходимости должно быть заменено тем же enum'ом. Как с этим дела обстоят в новом C++11 -- пока не знаю.

Кстати, коль скоро static-методы в отличии от static-данных не требуют дублирования описания, вместо таких переменных класса можно попробовать использовать методы. Например struct myclass {static int field(){return 2;}}; :)

Ok, необходимость повторного описания static-переменных выглядит как техническое ограничение. Но можно привести простой пример, демонстрирующий существенность такого поведения. Скажем, есть класс в заголовке. Он используется в другом сpp-файле. Как должен был бы действовать компилятор, чтобы обойтись одним определением static-переменной в самом классе? Трудно сказать. Ведь этот заголовок может использоваться многими файлами, и, неявно, память должна была бы выделяться либо в одном из них (в каком?), либо в каждом из них, что в свою очередь, очевидно, может нарушить требование единственности static-переменной и одинаковости её значения для всех объектов класса и без использования оных.

[kiyanyn]

В принципе, чисто теоретически можно пойти и на такое :), но разрешение конфликта будет ужасным...

Например:

s.h:

class Test
{
public:
    static char * s;
};

s1.cpp:

#include "s.h"
char * Test::s = __FILE__;

s2.cpp:

#include "s.h"
char * Test::s = __FILE__;

s3.cpp:

#include "s.h"
#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("%s\n",Test::s);
}

Компилируем, получаем предупреждение о redefinition... Программа работает, но этого ли мы хотели?

Вот примерно то же получится и в случае определения статического члена в объявлении класса...