C++ テンプレートクラスを宣言した後に行うconstの宣言について llvmのソースコードリーティング

Question

C言語を学んでから、C++を学んでいるものです。

C++のvectorの再実装をするためにllvmのソースコードリーティングをしています。そこで理解できないコードがあったので質問します。

template <class _Tp, _Tp __v>
struct integral_constant {
  static const _Tp value = __v;
  typedef _Tp value_type;
  typedef integral_constant type;
  operator value_type() const _NOEXCEPT { return value; }
};

template <class _Tp, _Tp __v> // <= ここがわかりません
const _Tp integral_constant<_Tp, __v>::value; // <= ここがわかりません

libcxx/type_traits at master · llvm-mirror/libcxx

テンプレートクラスを宣言した後にconstで変数の宣言をしているようです。これはグローバル変数を宣言しているのでしょうか。これにはどういった意味があるのでしょうか。

template <class _Tp, _Tp __v>
const _Tp integral_constant<_Tp, __v>::value;

Answer 1

私はC++規格に対して正確な理解をしてないので、以下は雰囲気で書いてますが、ものすごく間違えていることはないはず...。

このコードは、まずtemplateを無視してクラスのstaticメンバ変数の実装として見てください。そうすると理解が早いです。

class Hoge
{
    // Hogeのstaticメンバ変数としてint型のvalueがあるよ、という宣言。
    static int value;
};

// Hogeクラスのvalueメンバ変数の実体を定義。初期値は100。
int Hoge::value = 100;

後者の「int Hoge::value = 100;」を削ってビルドすると、「Hoge::valueの実体がどこにも無いよ」というリンクエラーが発生すると思います。つまり、前者のクラス内の宣言だけでは、変数の実体が存在しないのです。なので後者が合わせて必要になります。

このvalueについて、const修飾して定数化したものが以下のコードになります。

class Hoge
{
    static const int value;
};
const int Hoge::value = 100;

クラステンプレートのstaticメンバ変数の実体を定義する場合、（C++には部分特殊化などもありますので）どんなテンプレートに対する実体定義なのかを明示する必要があります。以下をコンパイルして実行したら、理解が早いのではないでしょうか。

#include <iostream>

template <typename T, T i>
struct Hoge
{
    static const T value;
};
template <typename T, T i>
const T Hoge<T, i>::value = i;

template <>
const int Hoge<int, 100>::value = 200;

int main()
{
    std::cout << Hoge<long, 123>::value << std::endl;
    std::cout << Hoge<int, 100>::value << std::endl;
}

Comments

[ttact]

SaitoAtsushiさんのコメントにありますが、const修飾（あるいはconstexpr修飾）されたstaticメンバ変数は、クラス外での定義は不要だったりします。

Answer 2

static 修飾されているので、クラス変数の定義です(フツーのインスタンス変数ではなく)
※ クラス変数は クラスごとに唯一ひとつ定義せにゃならんので

Comments

[Kchan_01]

クラスの中で`static const _Tp value = __v;`と定義されているので、クラスの外で定義を書いている理由が理解できないです。

`const _Tp integral_constant<_Tp, __v>::value;`は代入されていないので、定義ではなく、宣言に見えるのですが、どういった記法なのでしょうか。

[fana]

> static const _Tp value = __v;

として初期値が宣言側に書かれているのは何故なのだろう？
定義の側に書くのだと思ってたけど，それだとまずいのだろうか？（あるいはどっちでもいい？）

[SaitoAtsushi]

static const の場合はクラスの外で改めて定義する必要はないです。
単に二度宣言した扱いで許容されるだけで、無ければなくても問題ないはずです。
ただ、コンパイラのバグとかなんやかやでなければ動作しないケースとかが過去にあったとかかもしれません。