how to define a static member in a template class

[dennywang]

hi,下面是我在国外的论坛上面发的帖子，想到csdn上面也有很多高手，所以再发到此处寻求帮助

i have trouble to define a static member in a template, and i search from google, but didn't find any similar case, my case is a little complex, i paste the code below.

code in xxx.h

template <class T> class FreeListManager
{
 public:
  FreeListManager(int s=0);
  ~FreeListManager();
  T* acquire();
  void release(T*);

 protected:
  static list<T*> freeList;
  static list<T*> usedList;
  // We have size parameters separated from list, since
  // size() function of list container is inefficient.

};

code in xxx.cpp

include "xxx.h"

template<class T> list<T*>
   FreeListMaager<T>::freeList;
template<class T> list<T*>
   FreeListManager<T>::usedList;

//there is no T defined

for the xxx.cpp file, actually, it is confused me a lot, and it seem to be not what i want, what is the type of the entry in freeList like after above definition? i got coredump when use the freeList.pushback. and i ever tried to define the two list static member like

template<class CLASSA> list<CLASSA*>
   FreeListManager<CLASSA>::freeList;
template<class CLASSA> list<CLASSA*>
   FreeListManager<CLASSA>::usedList;

template<class CLASSB> list<CLASSB*>
   FreeListManager<CLASSB>::freeList;
template<class CLASSB> list<CLASSB*>
   FreeListManager<CLASSB>::usedList;

i got redefinition for freeList and usedList error.
i was told FreeListManager<CLASSA> and FreeListManager<CLASSB> are totally two different class, why does the redefinition error come out?

i also try

list<CLASSA*> FreeListManager<CLASSA>::freeList;
list<CLASSA*> FreeListManager<CLASSA>::usedList;

list<CLASSB*> FreeListManager<CLASSB>::freeList;
list<CLASSB*> FreeListManager<CLASSB>::usedList;

i got too few template-parameter-lists error, the code can be compiled on gcc earlier version,

he code was download from opendiameter project, it can be compiled by very old version gcc complier.

but i found it cannot compliled by gcc-4.1.2

As i know, FreeListManager is a only template, and FreeListManager<CLASSA> is actual class, and FreeListManager<CLASSB> is another one, i want to define two static list member for both class,FreeListManager<CLASSA>::freeList, FreeListManager<CLASSB>::freeList, so the two static member should be not one instance, but two. Just like what i tested

template <class T> class FreeListManager
{
 public:
  static int counter;
};

template <class T> int FreeListManager<T>::counter=0;
//the following definition will report redefinition error, either
//template <CLASSA> int FreeListManager<CLASSA>::counter=0;
//template <CLASSB> int FreeListManager<CLASSB>::counter=0;
//i thought the complier only can initial the two static member once, and you can set other value later.

FreeListManager<CLASSA>::counter=2
FreeListManager<CLASSB>::counter=3

main()
{
   printf("FreeListManager<CLASSA>::counter=%d\n",FreeListManager<CLASSA>::counter);
   printf("FreeListManager<CLASSB>::counter=%d\n",FreeListManager<CLASSB>::counter);
}

##########################
the result is
FreeListManager<CLASSA>::counter=2
FreeListManager<CLASSB>::counter=3

so it seem there are two static variable FreeListManager<CLASSA> and FreeListManager<CLASSB>

can someone help me, really appreciate your help.

[鼠]

友情帮顶～

[鼠]

呼——试出来了！是不是这个效果？
template<> list<CLASSA*> FreeListManager<CLASSA>::freeList((list<CLASSA*>()));

[wendll]

2楼说的没错，如果不是产生了两个不一样的类，将会给c++使用带来局限。
譬如单态模式(singleton)

#include <cstdlib>
#include <cctype>
#include <complex>
using namespace std;

template<class T>
class Singleton
{
  public:
    static T *Instance();           // Create an instance of the object
    static T &ref_getSingleton();   // Get a reference to the object
    static T *ptr_getSingleton();   // Get a pointer to the object
 
  protected:
    Singleton();   // notice that the constructor is NOT public
 
  private:
    
    static T *m_instance;    // The actual object
};
template<class T>
T *Singleton<T>::m_instance = NULL ;

template<class T>
T *Singleton<T>::Instance()
{
      if(m_instance == NULL)
              return new Singleton() ; 
       else
           return m_instance ;                   
                        
}

class A
{} ;
class B
{} ;
int main()
{
    Singleton<A> *a = Singleton<A>::Instance() ;
    Singleton<B> *b = Singleton<B>::Instance() ;
    system("PAUSE") ;
return 0 ;
}

在上面的情况下，如果静态成员变量或函数对不同的模板类是共享的，那将是多么混沌！


参考自:singleton patternhttp://www.google.com/url?q=http://gpwiki.org/index.php/Programming_Techniques:Singleton%23A_Singleton_Class_Template_in_C.2B.2B&usg=AFQjCNHSYIwq-NJUk-MhYTEPKVCg_NiDjA&ei=IdDNSvj5OsKOkQWmx5j-Aw&sa=X&oi=section_link&resnum=5&ct=legacy&ved=0CBUQygQ

[dennywang]

多谢大家

我是想有两个静态变量，分别在FreeListManager<CLASSA>和FreeListManager<CLASSB>两个类里面

[dennywang]

两个静态变量，分别在FreeListManager <CLASSA>和FreeListManager <CLASSB>两个类里面，我发现如果在template里面的一个int类型的就可以，但是是一个T类型的就不行，而且我也不能理解这样的定义到底是定义了什么，编译器怎么分配空间

template <class T> class FreeListManager
{
public:
static T counter;
};

template<class T> T FreeListManager<T>::counter;

//上面的这个如果算是定义的话，那么编译器怎么分配空间呢，也不知道T到底是什么类型啊。

[whg01]

编译器编译时，会用你指定的类型来替换模板中的T。即使用不同的类型，会生成不同的代码。
所以使用模板很容易使代码的体积快速膨胀。
模板和宏有一定的相似度。

[鼠]

[Quote=引用 7 楼 dennywang 的回复:]
两个静态变量，分别在FreeListManager <CLASSA>和FreeListManager <CLASSB>两个类里面，我发现如果在template里面的一个int类型的就可以，但是是一个T类型的就不行，而且我也不能理解这样的定义到底是定义了什么，编译器怎么分配空间

template <class T> class FreeListManager
{
public:
static T counter;
};

template <class T> T FreeListManager <T>::counter;

//上面的这个如果算是定义的话，那么编译器怎么分配空间呢，也不知道T到底是什么类型啊。
[/Quote]
这个并不会导致编译器做什么实质性的事情，如果你只是把这个写在另一个 .cpp 里面，依旧是 undefined reference。
如果在头文件里写这个，那么每个相关的 .cpp 里面如果用到了这个类就会引发实例化，产生一份该变量的拷贝，连接的时候连接器再把重复的筛掉。

[dennywang]

多谢，

也就是在xxx.h里面
template <class T> class FreeListManager
{
private:
static list<T*> Freelist;
};

template <class T> list<T*> FreeListManager<T>::Freelist;


然后在xxx.cpp里面

include xxx.h

FreeListManager<CLASSA> aaa;
FreeListManager<CLASSB> bbb;

这样，是不是aaa变量里面就会就会自动定义了静态的list<CLASSA*> Freelist，无须再去定义这个Freelist了，这个时候才会真正的分配空间，同样适用于bbb，

[鼠]

至少就我测试的结果来看，是的。

[dennywang]

这样做确实可以编译通过，但是我发现它会引起一个segment fault coredump，

在xxx.h里面

template <class T> class FreeListManager
{

public：
FreeListManager();
private:
static list <T*> Freelist;

};

template <class T> list <T*> FreeListManager <T>::Freelist;

template <class T> FreeListManager<T> ()
{
Freelist.pushback(new T);
//from gdb, the core happened when doing pushback
}


在xxx.cpp里面
#include xxx.h

FreeListManager <AAAAvpContainerWithFlag> aaa;
//使这里初始化aaa的时候失败

***************************************************
#0 0x00000033c565b973 in std::_List_node_base::hook () from /usr/lib64/libstdc++.so.6
#1 0x00000000004166ae in std::list<AAAAvpContainerWithFlag*, std::allocator<AAAAvpContainerWithFlag*> >::_M_insert (this=0x639830, __position={_M_node = 0x639830}, __x=@0x7fffea29fcf8)
at /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.1.2/../../../../include/c++/4.1.2/bits/stl_list.h:1140
#2 0x00000000004166d9 in std::list<AAAAvpContainerWithFlag*, std::allocator<AAAAvpContainerWithFlag*> >::push_back (this=0x639830, __x=@0x7fffea29fcf8)
at /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.1.2/../../../../include/c++/4.1.2/bits/stl_list.h:761
#3 0x0000000000416a5e in FreeListManager (this=0x6397b0, s=100) at avp_container.h:97
#4 0x00000000004143e4 in __static_initialization_and_destruction_0 (__initialize_p=1, __priority=65535)
at avp_container.cxx:79
#5 0x00000000004145b5 in global constructors keyed to containerFLM () at avp_container.cxx:336
#6 0x0000000000427546 in __do_global_ctors_aux ()
#7 0x0000000000403a1b in _init ()
#8 0x00002acd11b1d858 in IDNodeImpl::getChildNodes() const::emptyNodeListCleanup () from ./libxerces-c1_7_0.so
#9 0x00000000004274c7 in __libc_csu_init ()
#10 0x00000033bfe1d84e in __libc_start_main () from /lib64/libc.so.6
#11 0x0000000000404469 in _start ()

AAAAvpContainerWithFlag 就是替换的T

[dennywang]

我在google上面查了一下，很有可能是这个Freelist根本就不存在，而且在我修改构造函数之后core就消失了

template <class T> FreeListManager <T> ()
{
list<T> Freelist;
Freelist.pushback(new T);
}

但是显然这个不是我想要的，但是估计能说明在前面的那个例子是因为Freelist没有初始化。

[fallening]

code in xxx.cpp

你的编译器支持export了？
但是我没有看到这个关键字出现在你的代码中啊

[dennywang]

我不太知道什么叫export,我查一查资料，另外好像不是Freelist没有初始化，而是根本不存在。

[dennywang]

看了一下，template的export功能可以把template的实现和声明分开，但是我这个好像没有分开吧，我都放到xxx.h里面了啊

[鼠]

至少下面这段代码没事：

xxx.hpp:
#include <list>
using std::list;
template <class T> class FreeListManager
{
  public:
    FreeListManager();
    ~FreeListManager(){}
    T* acquire();
    void release(T*);

//  protected:
    static list<T*> freeList;
    static list<T*> usedList;
  // We have size parameters separated from list, since
  // size() function of list container is inefficient.

};
template <class T> list<T*> FreeListManager <T>::freeList;
template <class T> FreeListManager<T>::FreeListManager()
{
  freeList.push_back(new T);
}
class CLASSA
{
};

class CLASSB
{
};


main.cpp:
#include "xxx.hpp"
typedef FreeListManager<CLASSA> mgr;
int main()
{
  mgr aaa;
  return 0;
}

[dennywang]

没错，你的代码能够顺利运行，我也比较了一下我的代码，然后修改了我的，发现有一个最重要的区别，就是我的
定义的变量时全局的，我也试了一下修改你的代码，改成

main.cpp:
#include "xxx.hpp"
typedef FreeListManager<CLASSA> mgr;

mgr aaa;

int main()
{
return 0;
}

编译通过，但是发生了同样的segment fault，一摸一样的地方，一摸一样的错误。
知道为什么吗，这个应该是关键了。多谢！！

[鼠]

跟踪到的反汇编结果把我吓到了…………

Dump of assembler code for function _Z41__static_initialization_and_destruction_0ii:
0x0000000000400777 :	push   %rbp
0x0000000000400778 :	mov    %rsp,%rbp
0x000000000040077b :	sub    $0x10,%rsp
0x000000000040077f :	mov    %edi,-0x4(%rbp)
0x0000000000400782 :	mov    %esi,-0x8(%rbp)
0x0000000000400785 :	cmpl   $0x1,-0x4(%rbp)
0x0000000000400789 :	jne    0x4007e4 <_Z41__static_initialization_and_destruction_0ii+109>
0x000000000040078b :	cmpl   $0xffff,-0x8(%rbp)
0x0000000000400792 :	jne    0x4007e4 <_Z41__static_initialization_and_destruction_0ii+109>
0x0000000000400794 :	mov    $0x602060,%edi
0x0000000000400799 :	callq  0x400b9a <_ZN15FreeListManagerI6CLASSAEC1Ev>
0x000000000040079e :	mov    $0x400a1a,%edi
0x00000000004007a3 :	mov    $0x602040,%edx
0x00000000004007a8 :	mov    $0x602060,%esi
0x00000000004007ad :	callq  0x400630 <__cxa_atexit@plt>
0x00000000004007b2 :	mov    $0x602068,%eax
0x00000000004007b7 :	movzbl (%rax),%eax
0x00000000004007ba :	test   %al,%al
0x00000000004007bc :	jne    0x4007e4 <_Z41__static_initialization_and_destruction_0ii+109>
0x00000000004007be :	mov    $0x602068,%eax
0x00000000004007c3 :	movb   $0x1,(%rax)
0x00000000004007c6 :	mov    $0x602070,%edi
0x00000000004007cb :	callq  0x400960 <_ZNSt4listIP6CLASSASaIS1_EEC1Ev>
0x00000000004007d0 :	mov    $0x400c5c,%edi
0x00000000004007d5 :	mov    $0x602040,%edx
0x00000000004007da :	mov    $0x602070,%esi
0x00000000004007df :	callq  0x400630 <__cxa_atexit@plt>
0x00000000004007e4 :	leaveq 
0x00000000004007e5 :	retq   
End of assembler dump.

想起一句话：不要依赖全局变量的初始化顺序……

[dennywang]

呵呵，多谢hpsmouse这么认真的解答，我已经把那段全局变量workaround到了局部变量，然后就没有问题，继续去研究下一个问题了，看样子还是这个地方的什么原因导致的，我要自己再看一下子，如果还有问题的话，等我整理好了再问，thanks again.

[鼠]

[Quote=引用 21 楼 dennywang 的回复:]
还有一个问题，我太了解“不要依赖全局变量的初始化顺序……”，我没有发现我的全局变量有什么依赖关系，为什么要受到初始化顺序的影响？
[/Quote]
仔细看看反汇编，
...
callq 0x400b9a <_ZN15FreeListManagerI6CLASSAEC1Ev>
...
callq 0x400960 <_ZNSt4listIP6CLASSASaIS1_EEC1Ev>
...
这里先调用 FreeListManager<CLASSA> 的构造函数，再调用 list<CLASSA*> 的……

[dennywang]

还有一个问题，我太了解“不要依赖全局变量的初始化顺序……”，我没有发现我的全局变量有什么依赖关系，为什么要受到初始化顺序的影响？