non-local static 跨单元域时，对象初始化顺序不确定，带来的问题?

矫情吗；* 2022-05-16 22:21 139阅读 0赞

概念：

所谓static对象，其寿命从被构造出来直到程序结束为止，因此stack和heap-based对象都被排除。这种对象包括global对象、定义于namespace作用域内的对象，classes内、在函数内、以及在file作用域内被声明为static的对象。函数内的static对象称为local static对象（因为它们对函数而言是local），其他static对象成为non-local static对象，在程序结束时static对象会被自动销毁，也就是他们的析构函数会在main()结束时被调用。

问题：

c++对“定义于不同的编译单元(不同源文件)内的non-local static对象”的初始化次序并无明确定义。

non-local static 跨单元域时，对象初始化顺序不确定，可能导致一个对象A需要用到另外一个对象B时，另外一个对象B可能还没有初始化，导致运行出错?

可以采用 local static 对象解决问题，这个手法的基础在于：

C++保证，函数内的 local static 对象会在“该函数被调用期间” “首次遇上该对象之定义式”时被初始化。所以如果你以 “函数调用”（返回一个 reference 指向 local static 对象）替换 “直接访问 non-local static 对象”，你就获得了保证，保证你所获得的那个 reference 将指向一个经历初始化的对象。更棒的是，如果你从未调用 non-local static 对象的 “仿真函数” ，就绝不会引发构造和析构成本；真正的 non-local static 对象可没这等便宜。

为了更清晰的理解上述文字，特意写了一个错误的实例，代码如下：

**(1) 案例1：local static 只有在函数第一次调用初始化**

// main.cpp
    
    #include <iostream>
    #include <stdio.h>
    using namespace std;
    
    class Test
    {
    public:
            Test()
            {
                cout << "test default constructor !!!" <<endl;
            }
    };
    
    
    
    
    class Two
    {
    public:
            Two()
            {
                static Test test;
            }
    
    
    };
    
    
    
    int main()
    {
    
        // 第一次有输出,说明 local static 开始初始化
        Two two1;
        
        // 第一次无输出,说明 local static 已经初始化好
        Two two2;
    
        return 0;
    }

编译：

g++ -o main main.cpp

程序运行结果:

test default constructor !!!

**(2) 案例2: non-local static 跨单元域，初始化先后顺序问题**

// file_system.h
    
    #ifndef _FILE_SYSTEM_H_
    #define _FILE_SYSTEM_H_
    
    #include <iostream>
    #include <stdio.h>
    using namespace std;
    
    
    
    class MyFileSystem
    {
    public:
    
        int numDisks()const
        {
            return 100;
        }
    
    };
    
    
    #endif

// directory.h
    
    #ifndef _DIRECTORY_H_
    #define _DIRECTORY_H_
    
    
    #include <iostream>
    #include <stdio.h>
    using namespace std;
    
    #include "file_system.h"
    
    extern MyFileSystem fs;
    
    class Directory
    {
    public:
    
        Directory()
        {
            int num = fs.numDisks();
        }
    
    };
    
    
    
    
    #endif

// main.cpp
    
    
    #include <iostream>
    #include <stdio.h>
    using namespace std;
    
    #include "directory.h"
    
    Directory dir;
    MyFileSystem tfs;
    
    int main()
    {
        return 0;
    }

编译问题：

g++ -o mian main.cpp
    
    /tmp/cc5FVLDz.o: In function `Directory::Directory()':
    main.cpp:(.text._ZN9DirectoryC2Ev[_ZN9DirectoryC5Ev]+0xd): undefined reference to `fs'
    collect2: error: ld returned 1 exit status

**(3) 案例3：local static 解决 non-local static 跨单元域问题**

// directory.h
    
    #ifndef _DIRECTORY_H_
    #define _DIRECTORY_H_
    
    
    #include <iostream>
    #include <stdio.h>
    using namespace std;
    
    #include "file_system.h"
    
    
    class Directory
    {
    public:
    
        Directory()
        {
            int num = getfs().numDisks();
        }
    
    };
    
    Directory& getDir()
    {
        static Directory dir;
    
        return dir;
    }
    
    
    #endif

编译成功：

g++ -o main main.cpp