面试题：C++ 中 static 在模板类中的初始化问题

Question

在 C++ 模板类中定义一个 static 成员变量，描述其初始化方式与普通类中 static 成员变量初始化方式的异同，并给出一个简单的模板类示例代码，包含 static 成员变量的定义、声明及初始化。

Answer 1

异同点

• 相同点：
  • 在普通类和模板类中，static成员变量都需要在类外进行初始化，以分配实际的存储空间。这是因为类定义只是一个蓝图，并不为static成员变量分配空间，只有在类外初始化时才分配。
• 不同点：
  • 普通类中，static成员变量的初始化相对简单，直接在类外通过类名::变量名 = 初始值;的方式进行初始化。例如：

class NormalClass {
public:
    static int staticVar;
};
int NormalClass::staticVar = 10;

• 模板类中，由于模板的实例化特性，static成员变量的初始化要复杂一些。当模板被实例化时，每个实例化的模板类都会有其独立的static成员变量实例。初始化需要在模板类定义之后，使用template<> 模板类名<模板参数>::静态成员变量名 = 初始值;的形式，并且要确保在使用该模板类的实例之前进行初始化。

模板类示例代码

#include <iostream>

// 模板类定义
template <typename T>
class TemplateClass {
public:
    static T staticVar;
};

// 模板类 static 成员变量声明与初始化
template <typename T>
T TemplateClass<T>::staticVar;

// 主函数
int main() {
    // 模板类实例化
    TemplateClass<int> intInstance;
    TemplateClass<double> doubleInstance;

    // 设置并输出 static 成员变量
    TemplateClass<int>::staticVar = 42;
    std::cout << "TemplateClass<int>::staticVar: " << TemplateClass<int>::staticVar << std::endl;

    TemplateClass<double>::staticVar = 3.14;
    std::cout << "TemplateClass<double>::staticVar: " << TemplateClass<double>::staticVar << std::endl;

    return 0;
}

在上述代码中，TemplateClass是一个模板类，它有一个static成员变量staticVar。在类外对staticVar进行声明与初始化，之后在main函数中实例化了TemplateClass<int>和TemplateClass<double>，并分别设置和输出它们各自的static成员变量的值。