如何使用嵌套辅助结构可靠地初始化模板化 C 类中的静态成员？

模板类和初始化器帮助程序中的静态成员初始化

在 C 中，可以使用嵌套帮助程序结构来初始化静态成员。虽然这种方法适用于非模板化类，但它可能会给具有模板参数的类带来挑战。

问题陈述

考虑以下示例，其中在模板类：

<code class="cpp">struct A
{
    struct InitHelper
    {
        InitHelper() { A::mA = "Hello, I'm A."; }
    };
    static std::string mA;
    static InitHelper mInit;

    static const std::string& getA() { return mA; }
};

template<class T>
struct B
{
    struct InitHelper
    {
        InitHelper() { B<T>::mB = "Hello, I'm B."; } // [3]
    };
    static std::string mB;
    static InitHelper mInit; // [4]

    static const std::string& getB() { return mB; }
    static InitHelper& getHelper() { return mInit; }
};</code>

在这种情况下，进行以下观察：

• 注释掉 [1] 和 [2] 后，输出如预期：“A = Hello, I'm A."。
• [1] 未注释时，输出为“A = Hello, I'm A.nB =”，而不是预期的“Hello, I'm B. ".
• [1] 和 [2] 均未注释，输出如预期：“A = 你好，我是 A.nB = 你好，我是 B。”。
• 注释掉[1]并且取消注释[2]，程序在[3]处出现段错误。

解释

意外的行为源于静态成员初始化的行为模板化的类。根据 ISO/IEC C 2003 标准 (14.7.1)，仅当静态数据成员本身以需要其定义存在的方式使用时，才会发生静态数据成员的初始化。

• 对于 A，静态数据成员 mA 在 main 中显式引用，因此它的初始化发生在 main 函数执行之前。
• 对于 B，访问 B::getB()引用 B::mB，触发其初始化。然而，访问 B::getHelper() 并不直接使用 B::mInit，仅返回初始化器助手的别名。

解决方案

至为了避免依赖隐式初始化并确保一致的初始化顺序，建议在类模板中显式特化静态数据成员。在这种情况下：

<code class="cpp">template<>
std::string B<int>::mB = "Hello, I'm B (int specialization).";</code>

通过为模板类的每个实例显式专门化静态数据成员，可以显式触发初始化并实现所需的行为，而无需求助于访问初始化程序助手。

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