关于为什么类的静态成员变量不能立即初始化

我们都知道代码1是错误的，今天我去追究其原因。当然有些地方属于个人理解，有所纰漏，请不吝惜指正。

// test.h

class Test {
public:
static int a = 5;
};

代码1

当我们写下面的代码时，而没有在cpp文件里给出定义，就会出现无法解析的外部符号错误。这是因为"static int a;"是对变量a的声明。我们都知道，类实例化时，编译器分配内存给成员变量，也就是说，当产生类的实例时定义成员变量，但是对于静态成员变量呢？

//  test.h
class Test {
public:
static int a;
};

代码2

我们假设静态成员变量和其他成员变量没有区别，也是在类实例化时编译器赋予内存，那么如下代码：

// farm1.cpp
#include "test.h"

void fun() {
Test t;
t.a = 3;
}

代码3

就定义了一个局部对象，那么自然而然的，当这个函数执行完毕的时候，对象t析构，静态成员变量a的空间被释放掉。那就根本无法达到类共享静态成员变量的目的。所以有如下结论：静态成员变量在类实例化之前就已经存在了，并且分配了内存，它交由类专属使用（这是靠static的内部链接属性实现的），类无法控制它何时被分配内存，何时释放。我们不妨把它理解为一个在类中声明，专属于类的全局变量，它的链接属性为内部链接。

谈完静态成员变量的性质以后，让我们来讨论一下为什么静态成员变量不能立即初始化，也就是像代码1那样去做。

假设我们可以将静态成员变量立即初始化，那么代码3展开：

// farm1.cpp

class Test {
public:
static int a = 0;
}

void fun() {
Test t;
t.a = 3;
}

这里面的静态成员变量不再是一个声明，而是定义，当函数fun执行到"t.a = 3;"时，不会再把a当成为一个外部符号，不会把它放入未解决符号表中。a首先被赋值为0，然后被修改为3。再看以下代码：

// farm2.cpp
#include "test.h"

void fun() {
Test t;
t.a += 3;
}

展开后：
// farm2.cpp

class Test {
public:
static int a = 0;
};

void fun() {
Test t;
t.a += 3;
}

这里面是同样的道理，"static int a = 0;"不再是一个声明，而是定义，当函数fun执行到"t.a += 3;"时，不会把a当成一个外部符号，不会把它放入未解决符号表中。所以在本编译单元里寻找t.a，发现值为0，那么"t.a += 3;"的执行结果是t.a的值为3，而不是6，没有类的对象共享静态成员变量的目的。

有人可能会问为什么"const static int a = 5;"这样的语句放在类的定义里可以呢,如下面代码：

// test.h
class Test {
public:
const static int a = 5;
}

那是因为const使其成为了常量，不会担心上面所述的问题。但是，这样的定义，虽然值是不会改变，会不会造成无法共享静态成员变量a呢？因为在包含该类的头文件的cpp里面，将#include "test.h"扩展后，都有这么一句"const int a = 5;"这岂不是在不同的地方定义了静态成员变量a么？也就是说，当我们要取a的地址的时候，会不会发现在包含test.h的各个cpp中，取得a的地址不同？

请看下面代码：

#include "test.h"

void Farm1::test()
{
Test t;
int b = t.a;
}

该段代码经过反汇编后：

void Farm2::test()
{
00411410  push        ebp
00411411  mov         ebp,esp
00411413  sub         esp,0E8h
00411419  push        ebx
0041141A  push        esi
0041141B  push        edi
0041141C  push        ecx
0041141D  lea         edi,[ebp-0E8h]
00411423  mov         ecx,3Ah
00411428  mov         eax,0CCCCCCCCh
0041142D  rep stos    dword ptr es:[edi]
0041142F  pop         ecx
00411430  mov         dword ptr [ebp-8],ecx
Test t;
int b = t.a;
00411433  mov         dword ptr [b],5
}

可以看到int b = t.a;的汇编语句是：

00411433 mov dword ptr [b],5

这说明编译器已经对const int static a = 5；优化了。注意：只有静态常量整形数据成员才可以立即初始化。