關於C++中靜態成員的使用

近日SA老師佈置作業，讓我們分別用C#，C++實現幾種設計模式，其中一個是Singleton模式，我一開始寫的代碼如下：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Singleton {
 public :
     static Singleton* getInstance() {
         if (0 == _instance)
              _instance = new Singleton();
         return _instance;
      }
  
 private :
  Singleton(){};

static Singleton* _instance;
 };

void main(){
 cout<<"Start.";
 Singleton *obj1 = Singleton::getInstance();

 Singleton *obj2 = Singleton::getInstance();

 if(obj1 == obj2)
  cout<<"obj1和obj2是同一對象實例。";
 else
  cout<<"obj1跟obj2並非同一對象實例。";
}

這個代碼編譯可以通過，但是在連接是，出現錯誤：error LNK2019: 無法解析的外部符號 "public: static class Singleton * Singleton::_instance" (?_instance@Singleton@@2PAV1@A)，該符號在函數 "public: static class Singleton * __cdecl Singleton::getInstance(void)" (?getInstance@Singleton@@SAPAV1@XZ) 中被引用
D:/Visual Studio 2005/Projects/SA/Lab1/Singleton_C++/Release/Singleton_C++.exe : fatal error LNK1120: 1 個無法解析的外部命令

 

查了很多資料，均無法解決問題，而且網上都是說類中的靜態函數，無法引用非靜態成員，但是可以引用靜態成員。後來修改代碼如下，MAIN函數不變：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Singleton {
 
 public :
     static Singleton* getInstance() {

        static Singleton* _instance;
         if (0 == _instance)
              _instance = new Singleton();
         return _instance;
      }
 private :
  Singleton(){};
 
 };

就沒錯誤可以執行，心中很是奇怪，思考之後，覺得應該是靜態成員的生命必須放在靜態函數中，但這個想法馬上被否決了。後來在網上看別人代碼發現：

類的靜態成員是一開始就需要被初始化，分配內存空間，才能被靜態調用，而類的普通成員是在類聲明對象後才分配內存空間，以上錯誤就是在未給靜態成員分配空間時，就調用它，系統無法識別。後來，根據這個原因，修改代碼如下，MAIN函數不變：

class Singleton {
 public :
     static Singleton* getInstance() {
         if (0 == _instance)
              _instance = new Singleton();
         return _instance;
      }
  static Singleton* _instance;
 private :
  Singleton(){}; 
 };

Singleton* Singleton::_instance = 0;

依然可以執行，
然後又把Singleton* Singleton::_instance = 0;這句改爲Singleton* Singleton::_instance = new Singleton()；

依然可以執行，不過有個新的問題：Singleton類的構造函數是私有的，爲何在類外部還能直接調用？