C++ 静态初始化顺序

Posted 2023-02-21

【中文标题】C++ 静态初始化顺序

【英文标题】：C++ static initialization order

【发布时间】：2010-11-03 14:10:01

【问题描述】：

当我在 C++ 中使用静态变量时，我经常想要初始化一个变量并将另一个变量传递给它的构造函数。换句话说，我想创建相互依赖的静态实例。

在单个 .cpp 或 .h 文件中，这不是问题：实例将按照声明的顺序创建。但是，当您想用另一个编译单元中的实例初始化静态实例时，似乎无法指定顺序。结果是，根据天气情况，可能会构建依赖于另一个实例的实例，然后才构建另一个实例。结果是第一个实例初始化不正确。

有谁知道如何确保以正确的顺序创建静态对象？我已经搜索了很长时间的解决方案，尝试了所有解决方案（包括 Schwarz Counter 解决方案），但我开始怀疑是否有一个真正有效的解决方案。

一种可能性是使用静态函数成员的技巧：

Type& globalObject()

    static Type theOneAndOnlyInstance;
    return theOneAndOnlyInstance;

确实，这确实有效。遗憾的是，您必须编写 globalObject().MemberFunction()，而不是 globalObject.MemberFunction()，导致客户端代码有些混乱和不优雅。

更新：感谢您的反应。遗憾的是，似乎我确实已经回答了我自己的问题。我想我必须学会忍受它......

【问题讨论】：

实例将按照它们的顺序创建 定义

【参考方案1】：

您已经回答了自己的问题。静态初始化顺序是未定义的，最优雅的解决方法（同时仍然进行静态初始化，即不完全重构它）是将初始化包装在一个函数中。

阅读从https://isocpp.org/wiki/faq/ctors#static-init-order开始的C++ FAQ项目

【讨论】：

不是在主输入之前，而是在方法第一次被调用时。见blogs.msdn.com/b/oldnewthing/archive/2004/03/08/85901.aspx

@enobayram：带你回到 2.1 年前 :)，是的，这是个问题。将初始化移动到函数中的全部意义在于，现在初始化不在main 之前发生，而是在第一次调用函数时发生，这可能是在程序执行期间的任何时候......并在任何线程中。

@Lightness，Jose，Charles：我真的认为您的 cmets 应该包含在公认的答案中。随着多线程在今天变得司空见惯，这可能会导致令人讨厌的意外，并且在静态初始化惨败的任何热门搜索结果中都没有提到。即 parashift 根本没有提到它。

线程安全在 C++11 中不是问题。见***.com/questions/8102125/…

@laalto，阅读 C++ FAQ 让我们回到了“你读过手册页”的日子。

【参考方案2】：

也许您应该重新考虑是否需要这么多全局静态变量。虽然它们有时很有用，但将它们重构到更小的局部范围通常要简单得多，尤其是当您发现某些静态变量依赖于其他变量时。

但是你是对的，没有办法确保特定的初始化顺序，所以如果你下定决心，像你提到的那样，将初始化保持在一个函数中，可能是最简单的方法。

【讨论】：

你是对的，使用过多的全局静态变量是不明智的，但在某些情况下，它可以避免过度传递同一个对象。想想记录器对象、持久变量的容器、所有 IPC 连接的集合等等......

“避免过度传递对象”只是一种说法，“我的程序组件之间的依赖关系非常广泛，以至于跟踪它们是过多的工作。所以最好停止跟踪它们”。除了通常情况并非如此——如果无法简化依赖关系，那么通过跟踪对象传递的位置来跟踪它们是最有用的。

【参考方案3】：

确实，这确实有效。遗憾的是，您必须编写 globalObject().MemberFunction()，而不是 globalObject.MemberFunction()，导致客户端代码有些混乱和不优雅。

但最重要的是它有效，并且它是失败证明，即。绕过正确的用法并不容易。

程序的正确性应该是您的首要任务。此外，恕我直言，上面的 () 纯粹是文体 - 即。完全不重要。

根据您的平台，请注意过多的动态初始化。动态初始化程序可以进行相对少量的清理（请参阅here）。您可以使用包含不同全局对象成员的全局对象容器来解决此问题。因此，您有：

Globals & getGlobals ()

  static Globals cache;
  return cache;

只有一次调用 ~Globals() 来清理程序中的所有全局对象。为了访问全局，您仍然需要：

getGlobals().configuration.memberFunction ();

如果你真的想要，你可以将它包装在一个宏中，以节省使用宏输入的一点点：

#define GLOBAL(X) getGlobals().#X
GLOBAL(object).memberFunction ();

虽然，这只是您最初解决方案的语法糖。

【参考方案4】：

大多数编译器（链接器）实际上都支持一种（不可移植的）指定顺序的方式。例如，使用 Visual Studio，您可以使用 init_seg pragma 将初始化安排到几个不同的组中。 AFAIK 无法保证每个组内的顺序。由于这是不可移植的，您可能需要考虑是否可以将您的设计修复为不需要它，但选项就在那里。

【参考方案5】：

尽管这个线程的年龄，我想提出我找到的解决方案。 正如我之前很多人指出的那样，C++ 没有提供任何静态初始化排序机制。我建议将每个静态成员封装在类的静态方法中，该方法依次初始化成员并以面向对象的方式提供访问。 让我举个例子，假设我们要定义名为“Math”的类，该类在其他成员中包含“PI”：

class Math 
public:
   static const float Pi() 
       static const float s_PI = 3.14f;
       return s_PI;
   

s_PI 将在 Pi() 方法第一次被调用时被初始化（在 GCC 中）。请注意：具有静态存储的本地对象具有依赖于实现的生命周期，有关更多详细信息，请查看2 中的 6.7.4。

Static keyword, C++ Standard

【讨论】：

这与 OP 的方法有何不同，除了您将函数设为类的成员？

也不是一个有启发性的例子，因为这样的对象可以而且应该是constexpr

【参考方案6】：

将静态包装在方法中将解决顺序问题，但正如其他人指出的那样，它不是线程安全的，但如果这是一个问题，您也可以这样做以使其成为线程。

// File scope static pointer is thread safe and is initialized first.
static Type * theOneAndOnlyInstance = 0;

Type& globalObject()

    if(theOneAndOnlyInstance == 0)
    
         // Put mutex lock here for thread safety
         theOneAndOnlyInstance = new Type();
    

    return *theOneAndOnlyInstance;

【讨论】：

最佳答案恰恰表明了这一点，并且在近 5 年前就已经回答了。或许我们应该把它作为一个例子移到最佳答案中。

这在 C++11 中不是问题。见***.com/questions/8102125/…