文件范围的原子是否受初始化顺序失败的影响？答案

【问题标题】：Are file scoped atomics subject to the initialization order fiasco?文件范围的原子是否受初始化顺序失败的影响？
【发布时间】：2016-10-12 23:24:14
【问题描述】：

考虑以下情况，我们在不同的翻译单元中有两个文件范围的对象，这是通过初始化顺序失败的方式为未定义行为的通常设置：

a.hpp：

struct thing {
public:
    thing(int value);
    ~thing();

    int value() const;

    static int count();

private:
    int _value;
};

a.cpp：

#include "a.hpp"

#include <atomic>

namespace {
    std::atomic<int> things;
}

thing::thing(int value) : _value(value) {
    ++things;
}

thing::~thing() {
    --things;
}

int thing::value() const {
    return _value;
}

int thing::count() {
    return things.load();
}

b.cpp：

#include <iostream>

#include "a.hpp"

namespace {
    thing static_thing(42);
}

void foo() {
    std::cout << static_thing.value() << ' ' << thing::count() << '\n';
}

此代码是否受制于 a.cpp 中范围为原子的文件 things 和 b.cpp 中范围为 static_thing 的文件之间的初始化顺序失败？如果不是，为什么不呢？特别是，std::atomic 有什么特别之处，它消除了原本清晰的 init 顺序惨败？是否有可以命名的特定概念以使用静态断言来强制执行此操作？比如：

static_assert(std::is_trivial<decltype(things)>::value, "file static counter is not trivial");

如果不是std::is_trivial，是否有另一个概念和相关的类型特征可以更好地模拟这个？

相反，是否存在反初始化惨败？如果是这样，为什么，或者为什么不这样，同样的问题。

【问题讨论】：

我对此事的简要研究表明，鉴于std::atomic<int> 必须是专门化的，并且专门化的原子具有某些属性，std::atomic<int> 就像一个 POD，用于初始化顺序，例如没有惨败。但是，这种情况也可以像大多数其他受 init 失败的情况一样解决：但是在函数静态范围内声明静态对象，并利用函数静态范围对象必须在第一次进入之前初始化的事实函数。
静态对象在不同翻译中的构造顺序仍然未指定。使用std::atomic 不会改变这一点。你为什么会期望它？特定的编译器可能会首先实例化原子，但这不是必需的。
@Peter 因为 std::atomic 有一个 constexpr 构造函数，并且正在用一个常量初始化，并且有一个普通的析构函数。这表明该对象实际上是不朽的。由于静态初始化发生在任何动态初始化之前，并且由于没有什么可以破坏它，所以它基本上是不朽的。我看不出怎么会有初始化订单惨败w.r.t。任何具有动态初始化的东西。
在创建对象时发生惨败 - 随后永远存在（时间结束是程序终止）是无关紧要的。根据 C++14 3.6.2/2，常量初始化（包括 constexpr）在动态初始化之前并在零初始化之后，但问题是依赖于任何两个静态对象的未指定初始化顺序。当有两个带有constexpr 构造函数的静态对象接受一个指针时，必须首先初始化两个指针，这需要构造指针。如果依赖于他们的构建顺序.....

标签： c++ c++11 static initialization undefined-behavior

【解决方案1】：

std::atomic<> 是一种标准布局类型，具有普通的默认构造函数和普通的析构函数。因此，它在静态初始化阶段被初始化，在动态初始化阶段之前，当全局对象的构造函数被调用时。

换句话说，这里没有发生初始化顺序惨败。

由于您没有显式初始化作用域为std::atomic<int> 的命名空间，因此它将被初始化为零。

§ 3.6.2 非局部变量的初始化

具有静态存储持续时间 (3.7.1) 或线程存储持续时间 (3.7.2) 的变量应在进行任何其他初始化之前进行零初始化 (8.5)。

零初始化和常量初始化合称为静态初始化；所有其他初始化都是动态初始化。静态初始化应在任何动态初始化发生之前执行。

【讨论】：

这是正确的模编译器错误（请参阅影响 VS 2017 15.3 的this one）

【解决方案2】：

我对 C++“初始化顺序惨败”的理解是，它仅适用于需要在运行时调用构造函数的情况。如果代码可以分解为将内存位置初始化为固定值，那么该值会像其他所有预初始化的 POD（Plain Ol' Data）一样放入“初始化数据”链接器部分（.data），也没有惨败。

我建议atomic 符合这个标准。

【讨论】：