C 11允许类内初始化非静态和非常量成员。什么改变了？

Question

在C 11之前，我们只能对整型或枚举类型的静态常量成员执行类内初始化。Stroustrup在他的C FAQ中对此进行了讨论，并给出了以下示例：

class Y {
  const int c3 = 7;           // error: not static
  static int c4 = 7;          // error: not const
  static const float c5 = 7;  // error: not integral
};

以及以下推理：

那么，为什么会存在这些不便的限制呢？类通常在头文件中声明，头文件通常包含在许多翻译单元中。然而，为了避免复杂的链接器规则，C要求每个对象都有一个唯一的定义。如果C允许在类中定义需要作为对象存储在内存中的实体，那么这个规则就会被打破。

但是，C 11放宽了这些限制，允许在类内初始化非静态成员（§12.6.2/8）：

在非委托构造函数中，如果给定的非静态数据成员或基类不是由mem初始值设定项id指定的（包括由于构造函数没有ctor初始值设定项而没有mem初始值设定项列表的情况），并且实体不是抽象类（10.4）的虚拟基类，则

• 如果实体是具有大括号或相等初始值设定项的非静态数据成员，则该实体按照8.5中的规定进行初始化

第9.4.2节还允许对非常量静态成员进行类内初始化，如果它们被标记为constexpr。

那么，我们在C 03中受到限制的原因是什么？我们只是简单地接受“复杂的链接器规则”，还是改变了其他一些东西，使其更容易实现？

Answer 1

理论上那么为什么存在这些不方便的限制呢？...原因是有效的，但它可以很容易地绕过，这正是C 11所做的。

当您包含文件时，它只包含该文件，而忽略任何初始化。只有在实例化类时，才会初始化成员。

换句话说，初始化还是和构造函数绑在一起的，只是表示法不同，比较方便，如果不调用构造函数，就没有初始化值。

如果调用构造函数，则使用类内初始化（如果存在）对值进行初始化，或者构造函数可以使用自己的初始化覆盖该初始化。初始化的路径本质上是相同的，即通过构造函数。

这从C 11上Stroustrup自己的常见问题中可以明显看出。

Answer 2

我猜推理可能是在模板最终确定之前编写的。毕竟，静态成员的类内初始化器所必需的“复杂链接器规则”对于C 11来说已经是支持模板静态成员所必需的了。

考虑

struct A { static int s = ::ComputeSomething(); }; // NOTE: This isn't even allowed,
                                                   // thanks @Kapil for pointing that out

// vs.

template <class T>
struct B { static int s; }

template <class T>
int B<T>::s = ::ComputeSomething();

// or

template <class T>
void Foo()
{
    static int s = ::ComputeSomething();
    s++;
    std::cout << s << "\n";
}

编译器的问题在这三种情况下都是一样的：在哪个翻译单元中，它应该发出s的定义以及初始化它所需的代码？简单的解决方案是将其发送到任何地方，并让链接器进行分类。这就是为什么链接器已经支持类似于\uu declspec（selectany）的东西。如果没有它，就不可能实现C 03。这就是为什么没有必要扩展链接器。

更坦率地说：我认为旧标准中给出的推理完全错误。

更新

正如Kapil所指出的，我的第一个例子甚至在当前的标准（C 14）中都不被允许。不管怎样，我把它留了下来，因为它是实现（html" target="_blank">编译器、链接器）最困难的情况。我的观点是：即使是这种情况也不会比已经允许的情况更困难，例如在使用模板时。

Answer 3

简单的回答是，他们保持链接器不变，但代价是使编译器比以前更复杂。

一、 例如，这不会导致链接器排序多个定义，它仍然只会生成一个定义，编译器必须对其进行排序。

这也会导致程序员需要整理出一些更复杂的规则，但它大多足够简单，所以没什么大不了的。当为一个成员指定了两个不同的初始值设定项时，会出现额外的规则：

class X { 
    int a = 1234;
public:
    X() = default;
    X(int z) : a(z) {}
};

现在，此时的额外规则处理了当您使用非默认构造函数时使用什么值来初始化a。答案相当简单：如果您使用不指定任何其他值的构造函数，那么1234将用于初始化a-但如果您使用指定其他值的构造函数，那么1234基本上被忽略。

例如：

#include <iostream>

class X { 
    int a = 1234;
public:
    X() = default;
    X(int z) : a(z) {}

    friend std::ostream &operator<<(std::ostream &os, X const &x) { 
        return os << x.a;
    }
};

int main() { 
    X x;
    X y{5678};

    std::cout << x << "\n" << y;
    return 0;
}

结果：

1234
5678