C++ 模板静态成员定义（实例化）

浏览数：66 / 时间：2015年06月08日

提出问题：

如果有这样一个模板：

template <typename T> class Test{
public:
    static std::string info;
};

对于以下若干种定义方式，哪些是对的（通过编译）？

template <> string Test<int>::info("123");
template <typename T> string Test<T>::info("123");
template <typename T> string Test<T>::info;
template <> string Test<int>::info; 
template <> string Test<int>::info();
template <typename T> string Test<T>::info();

为了不影响大家分析判断，我把答案颜色调成比较浅的颜色，下面即是答案：

template <> string Test<int>::info("123");//ok
template <typename T> string Test<T>::info("123");//ok
template <typename T> string Test<T>::info;//ok
template <> string Test<int>::info; //error
template <> string Test<int>::info();//error
template <typename T> string Test<T>::info();//error

问题解答：

首先，说明一下三个正确的答案。

第一种形式称之为特化定义，其作用是为模板某一特化提供其静态成员的定义，在我们例子中，它仅仅为Test<int>类的静态成员info提供定义。并且调用单参数构造函数初始化。

第二种形式类似于普通类的静态成员的定义方式，其作用是隐式地在该编译单元为模板的所有特化提供其静态成员的定义，在我们例子中，在首次使用 Test<int>,Test<float>,Test<char>...会隐式提供静态成员的定义，并且调用单参数构造函数初始化。

第三种形式和第二种形式一致，唯一不同就是采用默认构造函数初始化。

其次，说明一下三个错误的答案。

第一种形式，很多人都会认为是对的，认为它采用默认构造函数初始化。但编译器会对特化定义进行特殊处理，编译认为它是一个声明而非定义。至于为什么如此，应该询问一下制定标准的人。我认为可能实现这样的语法可能比较困难并且这个语法也比较鸡肋。

第二种形式，这不成了声明一个函数啦。

第三种形式，同第二种。

应用案例：

/*
 * Copyright (C) 2007 The Android Open Source Project
 *
 * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
 * you may not use this file except in compliance with the License.
 * You may obtain a copy of the License at
 *
 *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
 *
 * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
 * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
 * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
 * See the License for the specific language governing permissions and
 * limitations under the License.
 */

#ifndef ANDROID_UTILS_SINGLETON_H
#define ANDROID_UTILS_SINGLETON_H

#include <stdint.h>
#include <sys/types.h>
#include <utils/threads.h>
#include <cutils/compiler.h>

namespace android {
// ---------------------------------------------------------------------------

template <typename TYPE>
class ANDROID_API Singleton
{
public:
    static TYPE& getInstance() {
        Mutex::Autolock _l(sLock);
        TYPE* instance = sInstance;
        if (instance == 0) {
            instance = new TYPE();
            sInstance = instance;
        }
        return *instance;
    }

    static bool hasInstance() {
        Mutex::Autolock _l(sLock);
        return sInstance != 0;
    }
    
protected:
    ~Singleton() { };
    Singleton() { };

private:
    //禁止复制构造函数和赋值运算符函数,禁止类外部和内部以及友元调用 declare private,not define
    Singleton(const Singleton&);
    Singleton& operator = (const Singleton&);
    static Mutex sLock;
    static TYPE* sInstance;
};

/*
 * use ANDROID_SINGLETON_STATIC_INSTANCE(TYPE) in your implementation file
 * (eg: <TYPE>.cpp) to create the static instance of Singleton<>‘s attributes,
 * and avoid to have a copy of them in each compilation units Singleton<TYPE>
 * is used.
 * 
 * NOTE: we use a version of Mutex ctor that takes a parameter, because
 * for some unknown reason using the default ctor doesn‘t emit the variable! 特化定义必须使用有参数的构造函数，否则认为是声明！
 */
//想要使用Singleton，需要在自定义类型的实现文件中包含此宏，用以初始化类模版static变量，并显示实例化类模版
#define ANDROID_SINGLETON_STATIC_INSTANCE(TYPE)                 \
    template<> Mutex Singleton< TYPE >::sLock(Mutex::PRIVATE);  \ 特化定义
    template<> TYPE* Singleton< TYPE >::sInstance(0);           \ 特化定义
    template class Singleton< TYPE >; \显示实例化


// ---------------------------------------------------------------------------
}; // namespace android