函数内部的静态变量如何工作？

Question

在以下代码中：

int count(){
    static int n(5);
    n = n + 1;
    return n;
}

变量n 仅在第一次调用函数时实例化一次。

应该有一个标志或其他东西，所以它只初始化变量一次。我试图查看从 gcc 生成的汇编代码，但没有任何线索。

编译器如何处理这个问题？

Answer 1

当然，这是特定于编译器的。

您在生成的程序集中没有看到任何检查的原因是，由于 n 是一个 int 变量，g++ 只是将其视为预初始化为 5 的全局变量。

让我们看看如果我们对 std::string 做同样的事情会发生什么：

#include <string>

void count() {
    static std::string str;
    str += ' ';
}

生成的程序集如下所示：

_Z5countv:
.LFB544:
        .cfi_startproc
        .cfi_personality 0x3,__gxx_personality_v0
        .cfi_lsda 0x3,.LLSDA544
        pushq   %rbp
        .cfi_def_cfa_offset 16
        movq    %rsp, %rbp
        .cfi_offset 6, -16
        .cfi_def_cfa_register 6
        pushq   %r13
        pushq   %r12
        pushq   %rbx
        subq    $8, %rsp
        movl    $_ZGVZ5countvE3str, %eax
        movzbl  (%rax), %eax
        testb   %al, %al
        jne     .L2                     ; <======= bypass initialization
        .cfi_offset 3, -40
        .cfi_offset 12, -32
        .cfi_offset 13, -24
        movl    $_ZGVZ5countvE3str, %edi
        call    __cxa_guard_acquire     ; acquire the lock
        testl   %eax, %eax
        setne   %al
        testb   %al, %al
        je      .L2                     ; check again
        movl    $0, %ebx
        movl    $_ZZ5countvE3str, %edi
.LEHB0:
        call    _ZNSsC1Ev               ; call the constructor
.LEHE0:
        movl    $_ZGVZ5countvE3str, %edi
        call    __cxa_guard_release     ; release the lock
        movl    $_ZNSsD1Ev, %eax
        movl    $__dso_handle, %edx
        movl    $_ZZ5countvE3str, %esi
        movq    %rax, %rdi
        call    __cxa_atexit            ; schedule the destructor to be called at exit
        jmp     .L2
.L7:
.L3:
        movl    %edx, %r12d
        movq    %rax, %r13
        testb   %bl, %bl
        jne     .L5
.L4:
        movl    $_ZGVZ5countvE3str, %edi
        call    __cxa_guard_abort
.L5:
        movq    %r13, %rax
        movslq  %r12d,%rdx
        movq    %rax, %rdi
.LEHB1:
        call    _Unwind_Resume
.L2:
        movl    $32, %esi
        movl    $_ZZ5countvE3str, %edi
        call    _ZNSspLEc
.LEHE1:
        addq    $8, %rsp
        popq    %rbx
        popq    %r12
        popq    %r13
        leave
        ret
        .cfi_endproc

我用bypass initialization 注释标记的行是条件跳转指令，如果变量已经指向有效对象，则跳过构造。

Answer 2

这完全取决于实现；语言标准对此只字未提。

实际上，编译器通常会在某处包含一个隐藏标志变量，以指示静态变量是否已被实例化。静态变量和标志可能会在程序的静态存储区域（例如数据段，而不是堆栈段）中，而不是在函数范围内存中，因此您可能需要在程序集中四处查看。 （变量不能在调用栈上，原因很明显，所以它真的很像一个全局变量。“静态分配”真的涵盖了各种静态变量！）

更新： 正如@aix 指出的，如果静态变量被初始化为一个常量表达式，你甚至可能不需要一个标志，因为可以进行初始化在加载时而不是在第一个函数调用时。由于常量表达式更广泛的可用性，在 C++11 中您应该能够比在 C++03 中更好地利用这一点。

Answer 3

这个变量很可能会像普通的全局变量一样被 gcc 处理。这意味着初始化将直接在二进制文件中进行静态初始化。

这是可能的，因为你用一个常数来初始化它。如果你初始化它，例如。使用另一个函数返回值，编译器将添加一个标志并跳过基于标志的初始化。