静态字段初始化顺序

Question

静态常量字段初始化顺序有什么陷阱吗？

template <typename T>
struct constant_test {

    static const T PI;
    static const T FULL_CIRCLE;
    static const T HALF_CIRCLE;
    static const T DEG_TO_RAD;

};

template <typename T> const T constant_test<T>::PI = 3.141592653589f;
template <typename T> const T constant_test<T>::FULL_CIRCLE = 360.0f;
template <typename T> const T constant_test<T>::HALF_CIRCLE = constant_test<T>::FULL_CIRCLE / 2;
template <typename T> const T constant_test<T>::DEG_TO_RAD = constant_test<T>::PI / constant_test<T>::HALF_CIRCLE;

int APIENTRY _tWinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPTSTR lpCmdLine, int nCmdShow) {
    // uncomment to make it work
    // float test_ref = constant_test<float>::HALF_CIRCLE;
    char buf[128];
    sprintf_s(buf, 128, "Value: %f", constant_test<float>::DEG_TO_RAD);
    OutputDebugStringA(buf); // prints "Value: 1.#INF00"
    return 0;
}

表达式constant_test<float>::DEG_TO_RAD 神奇地返回-Infinity

如果我删除模板参数并使其仅浮动，则正确评估常量 (0.017453)

如果我添加对 HALF_CIRCLE 常量的引用，那么它也会被正确评估

我正在使用 MSVC 2013 SP 1。

为什么？ 我错过了什么？

Answer 1

根据

• c++ - Initialization order of static data inside class template - Stack Overflow
• c++ - Template static members initialization order - Stack Overflow

初始化有以下几种：

• 静态初始化
  • 零初始化：例如全局范围内的int x;
  • 常量初始化：例如int x=1+2; 其中1+2 是常量表达式
• 动态初始化
  • 有序初始化：例如
    • std::vector<int> x{1, 2, 3}; 在全局范围内，或
    • template<> std::vector<int> A<int>::x{1, 2, 3};（明确专业化）
  • 无序初始化：例如template<class T> std::vector<T> A<T>::x;

请参阅 What is Unordered dynamic initialization, Partially-ordered dynamic initialization and Ordered dynamic initialization 了解这些术语的含义。

在这种情况下

template <typename T> const T constant_test<T>::PI = 3.141592653589f;
template <typename T> const T constant_test<T>::FULL_CIRCLE = 360.0f;

是常量初始化，因为在这种情况下它们是浮点类型，所以它们不是 constexpr，根据c++ - Initializing constexpr with const: Different treatment for int and double - Stack Overflow。

template <typename T> const T constant_test<T>::HALF_CIRCLE = constant_test<T>::FULL_CIRCLE / 2;
template <typename T> const T constant_test<T>::DEG_TO_RAD = constant_test<T>::PI / constant_test<T>::HALF_CIRCLE;

是动态无序初始化。

因此，不保证最后2个的初始化顺序。

Answer 2

当代码转换为控制台应用程序并使用 g++ 时，它会打印出正确的值（g++4.8.2，OS X）：

#include <iostream>

using namespace std;

template <typename T>
struct constant_test {

    static const T PI;
    static const T FULL_CIRCLE;
    static const T HALF_CIRCLE;
    static const T DEG_TO_RAD;

};

template <typename T> const T constant_test<T>::PI = 3.141592653589f;
template <typename T> const T constant_test<T>::FULL_CIRCLE = 360.0f;
template <typename T> const T constant_test<T>::HALF_CIRCLE = constant_test<T>::FULL_CIRCLE / 2;
template <typename T> const T constant_test<T>::DEG_TO_RAD = constant_test<T>::PI / constant_test<T>::HALF_CIRCLE;

int main()
{
    // uncomment to make it work
    //float test_ref = constant_test<float>::HALF_CIRCLE;
    cout << "Value: " << constant_test<float>::DEG_TO_RAD << endl; // correct result

    char buf[128];
    sprintf(buf, "Value: %f", constant_test<float>::DEG_TO_RAD );
    cout << buf << endl; // again correct
    
    return 0;
}

输出：

Value: 0.0174533
Value: 0.017453

静态常量按顺序初始化，请参阅https://stackoverflow.com/a/10011133/3093378，因此您应该在显示constant_test<T>::DEG_TO_RAD 时对其进行初始化（从上面的代码看起来确实如此）。