C++全局变量初始化的一点总结
注意:本文所说的全局变量指的是 variables with static storage,措词来自 c++ 的语言标准文档。 什么时候初始化 根据 C++ 标准,全局变量的初始化要在 main 函数执行前完成,常识无疑,但是这个说法有点含糊,main 函数执行前到底具体是什么时候呢?是编译时还是运行时?答案是既有编译时,也可能会有运行时(seriously), 从语言的层面来说,全局变量的初始化可以认为分成以下两个阶段(c++11 N3690 3.6.2): static initialization: 静态初始化指的是用常量来对变量进行初始化,主要包括 zero init C++中的全局变量初始化是一个重要的话题,涉及到程序的正确性和可预测性。全局变量,即具有静态存储期的变量,其生命周期始于程序开始,终于程序结束。本文将深入探讨全局变量初始化的时机、方式以及一些处理特殊情况的技巧。 全局变量的初始化分为两个阶段:静态初始化(static initialization)和动态初始化(dynamic initialization)。静态初始化发生在程序加载时,主要针对那些可以用常量表达的初始化,例如零初始化(zero initialization)和常量初始化(const initialization)。零初始化的变量通常存放在BSS段,而常量初始化的变量则位于数据段,这两个阶段的初始化在程序启动时自动完成。 动态初始化则涉及运行时的动作,比如需要函数调用或类构造函数的初始化。这些变量的初始化在main函数执行之前进行,但晚于静态初始化。这意味着如果一个全局变量依赖于其他全局变量的初始化结果,必须确保这些依赖的变量已完成静态初始化。 初始化顺序方面,同一编译单元内的全局变量按照声明顺序进行初始化,但不同编译单元间的全局变量的初始化顺序是不确定的,这可能导致潜在的问题。如果全局变量之间存在依赖关系,最佳实践是重构代码以消除这种依赖。然而,有时这种情况难以避免,这时可以采用一些策略来处理。 一种常见的技巧是“构造首次使用”(Construct On First Use,COFU)。通过将全局变量的引用封装在函数内部,使其成为函数内的静态变量。这样,变量只在第一次调用函数时初始化。但这种方法无法控制析构顺序,可能会导致未预期的行为。为了应对这个问题,可以使用智能指针,如`std::unique_ptr`,来管理全局资源,确保在需要时初始化并在不再使用时正确地释放资源。这是所谓的“聪明计数器”(Nifty counter)技术,如GCC所采用的,它可以确保资源的生命周期管理。 C++全局变量的初始化是一个涉及编译时和运行时行为的复杂过程。理解和遵循正确的初始化规则,避免全局变量间的相互依赖,以及使用恰当的技巧来管理这些变量,对于编写可靠且可维护的C++代码至关重要。程序员应当尽可能减少全局变量的使用,转向局部变量、静态局部变量或智能指针等更安全的选择,以提高代码质量。