1. 背景
在C++Primer 中文版（第5版）第270页中，对静态数据成员的类内初始化作如下说明：
我们可以为静态成员提供const整数类型的类内初始值，不过要求静态成员必须是字面值常量类型的constexpr。
上面的句子不好理解。故找到如下对应的英文版说明：
we can provide in-class initializers for static members that have const integral type and must do so for static members that are constexprs of literal type.
如上英文的大致意思：
我们可以为const整型的静态数据成员提供类内初始值。constexprs的静态成员必须提供类内初始值。
个人理解：
- 算术类型包括整型和浮点型。整型包括bool、char、int、short、long等。浮点型包括float和double等（详见C++Primer第30页）。
- const整型类型的静态数据成员（即static const的整型数据成员）可以使用类内初始值来初始化。
- constexprs的静态成员（即static constexpr的数据成员）必须使用类内初始值来初始化。
2. 实例
2.1 static数据成员
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
//整型的静态成员
static bool b;
static char c;
static int i;
//浮点型的数据成员
static float f;
static double d;
// static int i1 = 1; // 错误：带有类内初始值设定项的成员必须为常量
// static double d1 = 3.14; // 错误：带有类内初始值设定项的成员必须为常量
};
bool A::b = true;
char A::c = 'a';
int A::i = 1;
float A::f = 1.5;
double A::d = 2.5;
int main()
{
cout << A::b << endl;
cout << A::c << endl;
cout << A::i << endl;
cout << A::f << endl;
cout << A::d << endl;
return 0;
}
运行结果
总结：
- 一般的static数据成员只能在类内声明，在类外定义和初始化。
2.2 static const数据成员
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
//整型的静态成员
static const bool b1;
static const char c1;
static const int i1;
//浮点型的数据成员
static const float f1;
static const double d1;
//整型的静态成员
static const bool b2 = false;
static const char c2 = 'b';
static const int i2 = 2;
//浮点型的数据成员
// static const float f2 = 3.5; // 错误："const float" 类型的成员不能包含类内初始值设定项
// static const double d2 = 4.5; // 错误："const double" 类型的成员不能包含类内初始值设定项
// char m1[i1];// 错误：i1的常量还未初始化
char m2[i2];
};
const bool A::b1 = true;
const char A::c1 = 'a';
const int A::i1 = 1;
const float A::f1 = 1.5;
const double A::d1 = 2.5;
const bool A::b2;
const char A::c2;
const int A::i2;
int main()
{
cout << A::b1 << endl;
cout << A::c1 << endl;
cout << A::i1 << endl;
cout << A::f1 << endl;
cout << A::d1 << endl;
cout << "---------------------------------------" << endl;
cout << A::b2 << endl;
cout << A::c2 << endl;
cout << A::i2 << endl;
return 0;
}
运行结果
总结：
- static const数据成员可以在类内声明，在类外定义和初始化。在类内声明时，static const数据成员还未初始化，不算真正的const。
- static const整型数据成员可以在类内声明和初始化，在类外定义。在类内声明和初始化时，static const数据成员是真正的const。
- 若编译时static const数据成员可用它的值替代（如表示数组个数等），它可以不需要定义。若不能替代（如作为参数等），必须含有一条定义语句。建议不管是否可替代都在类外定义一次。
- 若static const数据成员不是整型（bool、char、int、short、long等），则不能在类内初始化。
2.3 static constexpr数据成员
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
//整型的静态成员
// static constexpr bool b1; // 错误：constexpr 静态数据成员声明需要类内初始值设定项
// static constexpr char c1; // 错误：constexpr 静态数据成员声明需要类内初始值设定项
// static constexpr int i1; // 错误：constexpr 静态数据成员声明需要类内初始值设定项
//浮点型的数据成员
// static constexpr float f1; // 错误：constexpr 静态数据成员声明需要类内初始值设定项
// static constexpr double d1; // 错误：constexpr 静态数据成员声明需要类内初始值设定项
//整型的静态成员
static constexpr bool b2 = false;
static constexpr char c2 = 'b';
static constexpr int i2 = 2;
//浮点型的数据成员
static constexpr float f2 = 3.5;
static constexpr double d2 = 4.5;
// char m1[i1]; // 错误：i1的常量还未初始化
char m2[i2];
};
// constexpr bool A::b1 = true;
// constexpr char A::c1 = 'a';
// constexpr int A::i1 = 1;
// constexpr float A::f1 = 1.5;
// constexpr double A::d1 = 2.5;
constexpr bool A::b2;
constexpr char A::c2;
constexpr int A::i2;
constexpr float A::f2;
constexpr double A::d2;
int main()
{
cout << A::b2 << endl;
cout << A::c2 << endl;
cout << A::i2 << endl;
cout << A::f2 << endl;
cout << A::d2 << endl;
return 0;
}
运行结果
总结：
- static constexpr数据成员必须在类内声明和初始化。在类内声明和初始化时，static constexpr数据成员是真正的const。
- 若编译时static constexpr数据成员可用它的值替代（如表示数组个数等），它可以不需要定义。若不能替代（如作为参数等），必须含有一条定义语句。建议不管是否可替代都在类外定义一次。
- 若static constexpr数据成员即使不是整型，也可进行类内初始化时。
3. 习题解析
练习7.58：下面的静态数据成员的声明和定义有错误吗？请解释原因。
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
class Example
{
public:
static double rate = 6.5;
static const int vecSize = 20;
static vector<double> vec(vecSize);
};
double Example::rate;
vector<double> Example::vec;
解答：
- 一般的static数据成员只能类内声明，类外定义和初始化。rate不是static const或static constexpr，只是一般static数据成员，不能在类内初始化。
static double rate = 6.5;
//改为
static double rate;
- vecSize的类型是static const int，可类内初始化。vecSize仅用于表示vector容器的个数，编译时可直接用20替代，故在类外定义或者不定义都是可行的，但最好在类外定义一次以防万一。
static const int vecSize = 20; // 正确
// 最好在类外添加定义
static const int vecSize;
- vecSize已在类内初始化，可用于表示vector的容量。vec只是一般static数据成员，不能在类内初始化。
static vector<double> vec(vecSize);
// 改为
// 类内
static vector<double> vec;
// 类外
vector<double> Example::vec(vecSize);
修改后：
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
class Example
{
public:
static double rate;
static const int vecSize = 20;
static vector<double> vec;
};
double Example::rate;
static const int vecSize;
vector<double> Example::vec(vecSize);
