C++中的静态全局变量

Posted 2023-02-22

【中文标题】C++中的静态全局变量

【英文标题】：Static global variables in C++

【发布时间】：2013-01-16 01:08:58

【问题描述】：

我想通过 malloc 方法创建一个整数数组。我希望这个数组是全局的，可以在我的程序中的任何地方使用。我将代码放在如下所示的头文件中：

static int *pieces;

然后我有一个函数，用我想要的数字填充它。该函数位于命名空间中，并且命名空间在其自己的 .cpp 文件中实现。但是，我将头文件导入 main.c 并从创建数组的命名空间调用函数，如：

pieces = malloc(sizeof(int) * 128);

但是当我尝试在 main 中访问数组中的数字时（在调用创建我的数组的函数之后），它崩溃并说片段未初始化。但是在我拥有的函数中，我可以创建它并很好地操纵其中的数字。我的印象是，通过使片段成为静态变量，只要任何地方的某个函数发生更改（或设置它），就会影响任何地方的变量的使用。基本上我想说的是，为什么片段在 main 中出现未设置，即使我将它设置在我调用的函数中？

【问题讨论】：

为什么要在 C++ 中使用malloc？

删除static这个词，因为这会在每个文件中创建一个本地副本。

@ChristianDaley：new。或者更好的是，std::vector。

@Oli，因为他也想要。他的所作所为并没有错。请回答问题。

@owl - 明确意图正是 cmets 的目的。正如我四年前指出的那样，C++ 中有很多更好的选择。

【参考方案1】：

Static 是一个具有多种含义的关键字，在这种特殊情况下，它表示不是全局（释义）

这意味着每个.cpp文件都有自己的变量副本。因此，当您在main.cpp 中初始化时，它仅在main.cpp 中初始化。其他文件仍未初始化。

解决此问题的第一件事是删除关键字static。这将导致“多重定义问题”。要解决这个问题，您应该在 .cpp 文件中定义变量，然后在头文件中进行 extern 声明。

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编辑：您只是为其分配内存，不算作初始化。分配后需要将内存初始化为0。

您可以使用new int[128]() 代替更冗长的malloc 语法，这也可以使用perform initialization？或者你可以走简单的路（这就是它的用途）并使用std::vector

【参考方案2】：

关键是这个：

static int *pieces;

你说你把它放在你的标题中。这不是导出符号的方法。任何包含标头的文件都将获得一个名为pieces 的未初始化指针的静态版本。

相反，你把它放在你的标题中：

extern int *pieces;

extern int init_pieces();

在源文件中，你这样做：

static const size_t num_pieces = 128;

int *pieces = 0;

int init_pieces()

    pieces = malloc( num_pieces * sizeof(int) );
    return pieces != NULL;

现在，当您包含标题时，您的源文件将知道从其他地方获取pieces，并等待链接器确定在哪里。我还为数组建议了一个“init”函数。但是，我没有添加“释放”功能。

请注意，这都是 C，而不是 C++。如果你使用 C++，你应该使用new 或者更好，使用vector。

另外，在 C++ 中使用静态时，请注意：C++ static initialization order

【参考方案3】：

在 C++17 标准中，您可以使用 inline 说明符代替静态。对于变量，这意味着每个对象单元都会有一个变量的副本，但链接器只会选择其中一个。 或者，如cppreference 所述：

内联函数或内联变量（C++17 起）具有以下内容 属性：

1) 内联可能有多个定义 程序中的函数或变量 (C++17 起)，只要每个 定义出现在不同的翻译单元中并且（对于非静态 内联函数和变量 (C++17 起)) 所有定义都是 完全相同的。例如，内联函数或内联变量 (C++17 起) 可以在#include'd 的头文件中定义 多个源文件。

2) 内联函数的定义或 变量 (C++17 起) 必须出现在翻译单元中 它被访问（不一定在访问点之前）。

3) 具有外部链接的内联函数或变量（C++17 起）（例如 未声明为静态）具有以下附加属性：

1) It must be declared inline in every translation unit.

2) It has the same address in every translation unit.

在 (source) 中支持：

MSVC 自版本 19.12 (VS 2017 15.5) GCC 7 Clang 3.9 ICC 18.0

在这种情况下，这意味着你可以替换

static int *pieces;

与

inline int *pieces;

【讨论】：

inline 修复了太多错误.. 没有这个命令我什么都做不了，如果我包含 header guard 它会出错，如果我使用 static 它会给出其他错误我不能'不知道如何在单独的头文件中添加全局变量，我想将其添加到主 cpp 文件中。

【参考方案4】：

对于各种架构上的高性能代码，您可能需要 malloc-y 分配而不是通用 new。那是因为你会用 mymalloc() 之类的东西来包装它，然后使用依赖于架构的函数，例如那些实现正确对齐以避免缓存未命中的函数，以及执行硬件制造商提供的其他漂亮事情，例如 IBM (Bluegene) 或英特尔（MIC）。所有这些优化的分配例程都有 malloc 类型框架。