C++ 声明和定义

定义和声明

定义，声明

定义：完全定义声明中的实体，往往需要分配内存空间

声明：简单声明实体。

大部分声明都是定义，除了下面几种情况。

extern修饰的,并且没有初始化的变量

extern const int a; // declares, but doesn't define a
extern const int b = 1; // defines b

没有函数体的函数声明

int f(int); // declares, but doesn't define f

在class定义中的static成员变量声明

struct S {    // defines S
int n;        // defines S::n
static int i; // declares, but doesn't define S::i
};
int S::i; // defines S::i

class 声明（前向声明）

class S; // declares, but doesn't define S
class Y f(class T p); // declares, but doesn't define Y and T (and also f and p)

模板参数声明

template<typename T> // declares, but doesn't define T

模板特化

template<> class A<int>; // declares, but doesn't define A<int>

typedef

typedef S S2; // declares, but doesn't define S2 (S may be incomplete)

定义，只能出现一次（One definition Rule）

任何变量，函数，类，模板，枚举类型在一个编译单元中，只能定义一次，但是，可以多次声明。

非内联函数和变量，在整个程序中，只能定义一次（不只是编译单元）（这里的整个程序，包括标准库和用户自定义库）。
内联函数，在一个编译单元里，只能定义一次。
class,在一个编译单元中，也只能定义一次。
class type, enumeration type, inline function with external linkage, class template, non-static function template, static data member of a class template, member function of a class template, partial template specialization ，满足一定条件，可以在一个编译单元中，定义一次。
对于，在整个程序中只能定义一次的东西，我们通常写到.cpp文件中；而，对于，在一个编译单元中只能定义一次的东西，我们往往写在.h文件中。

注：上面提到的，在一个编译单元中只能定义一次的，用了一个“满足一定条件”，这个条件比较复杂。但是，如果，我们将定义写在.h文件中，通常就满足了这个条件

什么情况下，需要有定义

简单地说，一个对象如果需要获取它的地址，或者有引用绑定它，则，必须要定义这个对象；一个函数，如果有代码调用它，就必须要定义这个函数。如果需要定义一个变量或者函数，然而，在整个程序中并没有定义它，则，程序会产生链接错误。

class A{
public:
static const int num=10;   //declare num
};
int main(){
int a = A::num;           //not need define A::num
const int& ra = A::num;   //need define A::num
return 0;
}

严格来说，

如何判断一个变量是否需要定义

变量会出现在很多表达式中，如果其中有一个表达式需要定义改变量，程序就需要定义这个变量；否则，不需要定义这个变量。

判断变量x在表达式ex出现，是否需要定义x?
如果同时满足下面两个条件，就不需要定义x,否则，定义x。

对x做左值转换为右值，不调用任何其他函数，并会产生一个常量表达式。

ex包含的潜在计算x的表达式，或者抛弃其计算结果，或者做左值到右值转换。

struct S { static const int x = 1; };
int f() { return S::x; } // does not need define S::x

or,

struct S { static const int x = 1; };
void f() { &S::x; } // discarded-value expression does not need define S::x

如何判断一个函数是否需要定义

以下几种情况需要定义函数：

如果一个函数被调用，显式或隐式。
虚函数，（非纯虚函数）（因为需要构建虚表）
如果new出现（显式或隐式），需要定义allocation 或 deallocation 函数
如果delete出现（显示或隐式），需要定义deallocation 函数