初始化顺序

Question

我的问题与全局对象的初始化顺序有关。这里有一定程度的讨论：C++: When (and how) are C++ Global Static Constructors Called?

我想知道的是，如何保证某些系统库对象（虽然想不出一个例子）在应用程序中使用之前被初始化？ （我知道解决方案是将此类对象包装在一个函数中，但我想了解它在今天的编译器中是如何处理的）

这在 John Levine 的“链接器和加载器”一书中也有讨论，同时谈到 .init 和 .finit 部分，但目前的技术状态尚不清楚。

Answer 1

一个例子是cout。

编译器并不能真正保证这些对象在使用之前就已构建。拿这个代码：

struct Foo
{

    Foo();
}foo;

#include <iostream>

Foo::Foo()
{
    std::cout << "Hello World";
}

int main() {}

因为 foo 对象是在 cout 之前构建的，所以会出现段错误。当它尝试使用 cout 时，会发生不好的事情。

基本上，所有全局对象都会插入代码来构造它们，这些代码在 main 之前运行。一旦你在 main 中，你就安全了，所有的对象都被构建了。在此之前，它取决于定义它们的顺序。这就是为什么我可以通过在声明 foo 全局后包含 iostream 来打破它。

Answer 2

可以使用编译器属性：

在标准 C++ 中，保证在命名空间范围内定义的对象的初始化顺序严格按照它们在给定翻译单元中的定义顺序进行。不保证跨翻译单元的初始化。但是，GNU C++ 允许用户通过指定相对优先级来控制在命名空间范围内定义的对象的初始化顺序 init_priority 属性，这是一个当前介于 101 和 65535 之间的常量整数表达式。数字越小表示优先级越高。

Some_Class  A  __attribute__ ((init_priority (2000)));
Some_Class  B  __attribute__ ((init_priority (543)));

我认为 101 以下是为实现而保留的，例如cout。

http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/C_002b_002b-Attributes.html#C_002b_002b-Attributes

Answer 3

有几种方法可以确保全局变量在使用前被初始化。但是，这些往往是特定于平台的，并且系统之间的细节有所不同。应该在任何用户代码（包括全局变量初始化）运行之前初始化的全局对象的典型示例是全局流对象，特别是 std::cout。我使用了三种方法来确保提前初始化 std::cout：

1. 标准库已经定义了std::ios_base::Init，它计算了它的构建频率。通过在标头<iostream> 中添加static std::ios_base::Init _Init;，可以在计数器从0 更改为1 时使用放置new 初始化全局流对象，并在销毁期间计数器从1 更改为0 时显式销毁。为了避免双重初始化，std::cout 的定义将只保留必要的空间，例如使用char std::cout[sizeof(_Standard_output_stream)];。如果用户代码在包含 <iostream> 之前定义了对象，则此方法可能会中断。
2. 加载共享库时，在共享库中的对象可用之前运行一些初始化代码（卸载共享库时的一些破坏代码也是如此）。通过将相应的对象放入共享库中，可以在访问对象之前运行初始化代码。主要缺点是这需要使用共享库，这并不总是可取的。
3. 链接器正在有效地构建初始化列表。在某些系统上，可以保证构建各种目标文件的顺序与看到的目标文件的顺序相反。也就是说，放置例如std::cout 进入最后一个 [C++] 库中的最后一个对象文件会导致该对象在其他对象之前被初始化。由于用户可以控制链接线，因此这不一定有效。

此列表中最安全的方法是将对象放入共享库中。最好的方法可能是通过函数访问全局对象来避免该问题。如果线程可以在构造发生之前启动，那么所有方法都需要一些额外的工作。此外，我确信有特定于平台的方法可以解决这个问题。一般的观察是全局对象是邪恶的：尽量不要使用它们！