如何让C++派生类对象共享基类的static vector<int>成员

问题情况 #

你定义了base基类和derived派生类，想让两个derived对象共用同一个静态成员myVec，但创建第二个对象时，之前修改的myVec被重新初始化了，导致obj2输出全0，不是你想要的1 0 0 0 0。

你的代码如下：

基类base #

class base {
    protected:
        static vector <int> myVec; // 声明静态vector
    public:
        base(int x) { // 将vector初始化为大小x
            myVec.resize(x);
            for (int i = 0; i < x; i++) { // 为每个索引赋值0
                myVec[i] = 0;
                }
        }
};

派生类derived #

class derived : public base {
    public:
        derived(int x) : base {x} {}

        void editVec(int pos) {
            myVec[pos] = 1; // 将指定位置赋值为1
        }
        void printVec() { // 遍历vector并输出到控制台
            for (int i = 0; i < myVec.size(); i++){
                cout << myVec[i] << " ";
            } cout << endl;
        }
};

测试代码 #

int main() {
    derived obj1(5); // 创建derived实例
    obj1.editVec(0); // 修改myVec的0号位置为1
    obj1.printVec(); // 输出1 0 0 0 0
    
    derived obj2(5); // 创建第二个derived实例
    obj2.printVec(); // 输出0 0 0 0 0，不符合预期
    return 0;
}

问题出在哪 #

静态成员myVec本身确实是所有对象共享的，但base的构造函数每次被调用，都会把myVec改成指定大小，还把所有元素重新设为0。创建obj2的时候，又跑了一遍base的构造函数，直接把obj1改的内容覆盖了。另外，你还漏了静态成员的类外定义，这会导致链接报错，必须补上。

解决办法 #

1. 补上静态成员的类外定义 #

C++里静态成员只在类里声明还不够，必须在类外（一般写在cpp文件里）定义，不然链接会失败。加一行代码：

vector<int> base::myVec; // 静态成员的类外定义

2. 修改base的构造函数，别重复初始化 #

让构造函数只在myVec是空的时候才做初始化，后面创建对象就不要再重置了：

修改后的base构造函数：

base(int x) {
    if (myVec.empty()) { // 只有vector没初始化过的时候才执行初始化
        myVec.resize(x, 0); // 用resize的第二个参数直接设为0，比循环省事
    } else if (myVec.size() != x) {
        // 可选：如果后面创建对象给的大小不一样，这里可以抛异常提示
        throw std::invalid_argument("不能创建大小和已有静态vector不一样的对象");
    }
}

改完后的效果 #

再跑main函数，obj2.printVec()就会输出1 0 0 0 0了。因为obj2构造的时候，myVec已经被obj1初始化好了，不会再重置，之前的修改就保留下来了。

额外选项 #

如果你需要允许后续扩展myVec的大小但不重置已有元素，可以改成这样：

base(int x) {
    if (myVec.size() < x) {
        myVec.resize(x, 0); // 只有当前大小不够时才扩展，新元素设为0
    }
}

这个得看你实际需求来选，确保所有对象对myVec的操作都符合预期。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mazda Man