我有一个模板类，它有两个静态成员变量，一个int另一个 std::array<volatile uint_fast32_t, 8> .当我用两个不同的类(它们本身就是模板)作为模板参数实例化模板时，对于其中一个实例，一切都完美无缺，即两个变量只有一个拷贝。然而，对于另一个，数组在符号表中重复出现，而且我的代码确实有一个错误，当我在一个编译单元中的数组中设置一个值时，更改不会出现在另一个编译单元中。

这是针对嵌入式系统的，这就是将静态模板用于一种编译时多态性这种奇怪习惯的原因。

在代码中: header 声明类本身

//dacmux.h

namespace HAL {

template<typename dac_write_sequence_t,
    unsigned int chans,
    typename sample_t = uint_fast32_t>
struct dacmux {
private:

    typedef std::array<volatile sample_t, chans> chans_t;
    static chans_t channels;

    static unsigned int nextchan;
...
};

//The static variables defined here,
//count on the compiler/linker to make sure
//there is exactly one definition
template<typename dac_write_sequence_t,
    unsigned int chans,
    typename sample_t> 
   typename dacmux<dac_write_sequence_t, chans, sample_t>::chans_t dacmux<dac_write_sequence_t, chans, sample_t>::channels{0};

template<typename dac_write_sequence_t, unsigned int chans, typename sample_t> 
    unsigned int dacmux<dac_write_sequence_t, chans, sample_t>::nextchan = 0;

template<typename dac_t, typename addr_t, typename en_t>
struct muxed_setter {
    ...
};

template<typename dac_t>
struct dac_setter {
    ...
};

}//namespace HAL

分发硬件定义的 header :

//Hardware_types.h
...
//Multiplexer for the internal DAC
typedef HAL::dacmux<HAL::muxed_setter<dac1, mux1_addr, mux1_en>, 8> mux1;

//Sequencer for writing the external DAC values
typedef HAL::dacmux<HAL::dac_setter<extdac1>, 8> extdac_sequencer;
...

header Hardware_types.h包含在两个源文件中，main.cpp , DebugConsole.cpp , 两者都使用 mux1和 extdac_sequencer .

据我了解，根据this one等回答和许多其他的一样，编译器应该注意每个静态成员变量在模板的每次实例化中都被恰好实例化一次？

但是，当我设置 extdac_sequencer::channels 的值时在 DebugConsole.cpp , 更改不会反射(reflect)在 main.cpp 中声明的中断处理程序中.同样适用于 mux1::channels .实际上，符号表的摘录，由 objdump -t 从 .elf 中提取:

20000280 l     O .bss   00000004 _ZN3HAL6dacmuxINS_10dac_setterINS_6ti_dacINS_3SPIINS_5SPI_2EEEN5GPIOs5pin_tINS6_1BELj12EEENS_12_GLOBAL__N_110xx68_frameENSA_12command_xx68ENSA_12channel_xx68EEEEELj8EjE8nextchanE
...
20000254 l     O .bss   00000020 _ZN3HAL6dacmuxINS_10dac_setterINS_6ti_dacINS_3SPIINS_5SPI_2EEEN5GPIOs5pin_tINS6_1BELj12EEENS_12_GLOBAL__N_110xx68_frameENSA_12command_xx68ENSA_12channel_xx68EEEEELj8EjE8channelsE
...
20000288 l     O .bss   00000020 _ZN3HAL6dacmuxINS_10dac_setterINS_6ti_dacINS_3SPIINS_5SPI_2EEEN5GPIOs5pin_tINS6_1BELj12EEENS_12_GLOBAL__N_110xx68_frameENSA_12command_xx68ENSA_12channel_xx68EEEEELj8EjE8channelsE
...
20000234  w    O .bss   00000020 _ZN3HAL6dacmuxINS_12muxed_setterIN4DACs11DAC_channelILj1EN5GPIOs5pin_tINS4_1AELj4EEEEENS4_12bit_stripe_tINS4_1CELj6ELj3EEENS5_ISA_Lj9EEEEELj8EjE8channelsE
...
2000027c  w    O .bss   00000004 _ZN3HAL6dacmuxINS_12muxed_setterIN4DACs11DAC_channelILj1EN5GPIOs5pin_tINS4_1AELj4EEEEENS4_12bit_stripe_tINS4_1CELj6ELj3EEENS5_ISA_Lj9EEEEELj8EjE8nextchanE

所以 nextchan变量在每个实例化中出现一次，正如它应该的那样，对于 mux1 channels也是如此.但是，对于 extdac_sequencer , channels变量重复，我相信这解释了错误。

我做错了什么，还是编译器或链接器错误？

编译器:GCC arm-none-eabi 5.2.1 20151202

链接器:arm-none-eabi-ld 2.25.90.20151217

链接器选项:-T mem.ld -T libs.ld -T sections.ld -nostartfiles -Xlinker --gc-sections -L"../ldscripts" -Wl,-Map,"Synth1Firmware.map" -Xlinker --cref --specs=nano.specs

更新:

我已经缩小了发生这种情况的条件:

如果dacmux的第一个模板参数本身不是模板，一切正常，即没有重复的符号:

struct extdac1_setter {
    template<typename sample_t>
    inline static void update(sample_t val, unsigned int addr) {
        extdac1::write_and_update(val, addr);
    }
};

//Multiplexer for external DAC, works
typedef HAL::dacmux<extdac1_setter, 8> extdac_sequencer;

但是，如果模板参数本身是模板化的，我会遇到重复符号问题:

template<typename dac_t>
struct dac_setter {
    template<typename sample_t>
    inline static void update(sample_t val, unsigned int addr) {
        dac_t::write_and_update(val, addr);
    }
};

//Multiplexer for external DAC, this produces a duplicate symbol
typedef HAL::dacmux<dac_setter<extdac1>, 8> extdac_sequencer;

在这里，extdac1 本身也是一个模板:

typedef HAL::DAC8568<dacspi, typename dacspi::nss> extdac1;

...和dacspi是一个模板，等等。此外，在确实有效的情况下，使用另一个实例，而 dac_write_sequence_t是一个模板，它不再是模板的模板。所以我开始认为这是模板递归深度的问题，即 ld看起来不够深入。

另一个有趣的观察:在与具有重复符号完全相同的情况下，Eclipse 语法突出显示在声明 extdac_sequencer 的行上显示“无效的模板参数” ，尽管实际的编译步骤已经完成。

最佳答案

事实证明这是我的愚蠢行为:我在定义模板 HAL::DAC8568 的 header 中使用了一个未命名的命名空间，它被定义为

template<typename spi_t, typename nss_t> using DAC8568 = ti_dac<spi_t, nss_t,
                        xx68_frame,
                        command_xx68,
                        channel_xx68>;

这里的xx68_frame、command_xx68和channel_xx68都是在未命名的命名空间中定义的(这当然是错误的做法 header )。这当然意味着当从不同的编译单元实例化时，我为它们每个得到一个不同的类型，因此为 DAC8568 等得到一个不同的类型，所以它是完美的很自然地得到静态变量的另一个实例。

将未命名的命名空间更改为 namespace detail 可立即解决问题。

我仍然对链接器输出中损坏的名称看起来完全相同这一事实感到有些困惑。怎么可能？

无论如何，我们从中了解到以下内容(其中一些我们已经知道):

1. 我是傻瓜模式的实例
2. 标题中未命名的命名空间真的很邪恶
3. 源自上述的错误可能非常微妙

关于C++类成员的静态成员变量被实例化两次，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/37510480/