C++ 包含在许多转换单元中时静态常量的开销？

在头文件中，可以在一行中声明和（预定义）全局常量

// constants.h
namespace Constant{
    static const unsigned int framerate = 60;
    static const char * const windowName = "Test";
    static const unsigned char * const cursorBitmap = { lots of data };
}

我喜欢这种格式，因为它允许我将常量保存在一个地方，并且避免了在一个文件中声明常量和在另一个文件中定义常量，这有助于提高可读性。但是，当任何翻译单位包含

常量.h

时，它会按单位展开这些定义

我的问题是，如果我将

常量.h

包含到许多转换单元中，例如，

cursorBitmap

和其他数组常量都非常大，这会导致很大的开销吗？如果我将每个字符串和数组文本包含到100个单元中，那么我的程序是否会包含100个副本？还是只复制指针和值

如果有开销，有没有一种方法可以避免它而不需要单独声明和定义

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（我猜在这种用法中“static”是多余的，但我还是想把它放在那里）

字符串文本是否在不同的翻译单元中重复是一个实现质量问题

直接声明的对象将在包含此标题的每个翻译单元中复制。不过不多。在一个转换单元中，某个常量的地址没有直接或间接使用，它可能会被优化掉

如果要确保每个常量只有一个副本，甚至没有副本，则可以使用类模板，如下所示：

常数.h

#pragma一次
模板
结构常数_{
静态常量无符号整数帧率；
静态常量字符*常量窗口名；
静态常量无符号字符*常量cursorBitmap；
};
模板
常量无符号整型常量u3;：：帧速率=60；
模板
常量字符*常量常量_
常量无符号字符*常量常量_u3;：：cursorBitmap=。。。；
使用常数=常数；

但我做的工作太多了

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类似的替代方法是使用

内联

函数，每个常量一个。

首先，在命名空间中使用

静态

是不推荐的，因为C++98：

D.2

静态

关键字
在命名空间范围内声明对象时，不推荐使用

static

关键字（参见3.3.5）

第二，代码> const <代码>暗示C++内部链接本身。

第三，确切答案取决于编译器和您使用的选项。编译器/链接器可以消除重复，特别是在可以使用LTO（链接时间优化）的情况下

如果我将每个字符串和数组文本包含到100个单元中，那么我的程序是否会包含100个副本？还是只复制指针和值

该标准不承诺合并字符串文本，因此由实现决定。在GNU/Linux上使用GCC 5.1.1进行的一个简单测试表明，字符串文本不会在未优化的版本中合并，而是在使用

-O

或

-Os

时合并。但这只是合并实际的

char

数组。如果编译器没有优化指针或数值常量的存储（如果它们是翻译单元本地的，没有使用ODR，并且是POD类型，它们显然是根据“如同”规则消除的候选者），那么编译器可能无法轻松合并它们。标准要求它们是不同的对象，因此必须有不同的地址。“仿佛”规则可能仍然允许删除它们，即使您要获取它们的地址，但这通常需要全局程序优化（也称为链接时间优化），包括实现可能不支持的库、仅以有限方式支持的库和/或仅取决于编译器和链接器设置的库。换句话说，它可能只是在适当的情况下发生，但更可能不会发生

我自己的测试表明，GCC 5.1.1不会合并由

const

ref公开的

static const unsigned int

对象，即使使用

-Os-flto

（优化大小并启用链接时间优化）。坦率地说，如果任何当代实现确实执行了这种困难而模糊的优化，我会感到惊讶

（另外，我猜“static”在这种用法中是多余的，但我还是喜欢把它放在那里）

如果您有多个翻译单元，这并不是多余的，因为否则您将违反一个定义规则（ODR）。但是，作为一个补充说明，命名空间范围内的静态在语法上已经过时很长时间了（请考虑使用匿名命名空间，这是在C++98中引入的）

（回应欢呼声和hth.-Alf）

如果要确保每个常量只有一个副本，甚至没有副本，则可以使用类模板，如下所示：

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没有这样的运气。标准中没有保证模板使用了多少空间。该模板所能保证的是，根据“似乎”规则，可能使用的多个副本中，只有一个被使用，或者似乎被使用。事实上，它比这更糟糕，因为至少GCC 5.1.1实际上没有删除冗余的

静态常量unsigned int

，即使在我的系统上使用

-Os-flto

。这意味着对于两个转换单元，

无符号int

的初始值设定值可以在两个单独的位置找到，即使只使用其中一个位置（所有指针和引用仅指此位置）。

TU与最终链接的二进制文件有何关联？“如果我将每个字符串和数组文本包含在100个单元中，那么我的程序会包含100个副本吗？”非静态的情况如何？@xaxxon:库和程序是两种截然不同的东西。这个问题是关于一个节目的。普通图书馆是翻译单位的集合，可以单独使用，也可以集体使用

#pragma once

template< class Dummy >
struct Constant_{
    static const unsigned int framerate;
    static const char * const windowName;
    static const unsigned char * const cursorBitmap;
};

template< class Dummy >
const unsigned int Constant_<Dummy>::framerate = 60;

template< class Dummy >
const char * const Constant_<Dummy::windowName = "Test";

template< class Dummy >
const unsigned char * const Constant_<Dummy>::cursorBitmap = ...;

using Constant = Constant_<void>;