头文件中的 const 变量和静态初始化失败

Question

在阅读了很多关于静态变量初始化的问题后，我仍然不确定这如何适用于命名空间级别的 const 变量。

我在构建脚本生成的 header 文件config.h 中有以下代码：

static const std::string path1 = "/xyz/abc";
static const std::string path2 = "/etc";

根据我阅读的内容，static 关键字不是必需的，甚至在此处已弃用。

我的问题：上面的代码是否容易出现静态初始化失败？

如果我在 header 文件中有以下内容myclass.h:

class MyClass
{
public:
    MyClass(const std::string& str) : m_str(str) {}
    std::string Get() const { return m_str; }

private:
    std::string m_str;
}

const MyClass myclass1("test");

这会对静态初始化造成任何问题吗？

如果我理解正确，由于const 变量具有内部链接，这两种情况都应该没有问题？

编辑：（由于 dribeas 的回答）

也许我应该提到我对以下用例感兴趣：

在main.cpp:

#include <config.h>
#include <myclass.h>

std::string anotherString(path1 + myclass1.Get());

int main()
{
    ...
}

关于这个用例的另一个问题：在这种情况下编译器会优化掉path2吗？

Answer 1

您的第一个定义将path1 放置在包含config.h 的每个编译单元中。为避免这种情况，请不要在头文件中定义变量。通常你会将标头中的变量声明为extern:

extern const std::string path1;
extern const MyClass myclass1;

并在翻译单元中定义它们，例如config.cpp:

const std::string path1 = "/xyz/abc";
const MyClass myclass1("test");

有时您需要一个只能在一个翻译单元中使用的常量变量。然后你可以在文件范围内将该变量声明为static。

static const std::string path1 = "/xyz/abc";

static 不再被弃用。 static 和 extern 有时是隐含的，但我总是忘记在哪里以及如何使用，所以我通常为所有命名空间级变量显式指定它们。

Answer 2

我试图从 C++03 标准文档中获取必要的信息。这是我发现的：

关于const static 声明：

根据第 3.5.3 节，在命名空间级别定义并声明为const 的对象默认具有内部链接。 static 还声明了一个命名空间级对象以具有内部链接，因此无需声明对象static const。

也根据附件 D.2

static关键字的使用是 在声明对象时不推荐使用 命名空间范围（见 3.3.5）。

关于静态初始化惨败：

由于变量是在头文件中定义的，因此它们总是在使用它们的任何其他静态对象之前定义。

来自第 3.6.2.1 节：

具有静态存储持续时间的对象 在相同的命名空间范围内定义 翻译单元和动态 初始化应在初始化 它们的定义顺序 出现在翻译单元中。

答案 1： 这意味着将变量传递到静态对象构造器应该没问题。

答案 2： 但是，如果变量是从静态对象的非内联构造函数中引用的，则可能会出现问题：

3.6.2.1和3.6.2.3都没有规定不同编译单元中的静态对象的初始化顺序if动态初始化是在main的第一条语句之前完成的。

考虑以下几点：

// consts.h
#include <string>

const std::string string1 = "ham";
const std::string string2 = "cheese";

// myclass.h
#include <string>

class MyClass
{
public:
    MyClass();
    MyClass(std::string str);
    std::string Get() { return memberString; }
private:
    std::string memberString;
}

// myclass.cpp
#include "consts.h"
#include "myclass.h"

MyClass::MyClass() : memberString(string1) {}

MyClass::MyClass(std::string str) : memberString(str) {}

// main.cpp
#include <iostream>
#include "consts.h"
#include "myclass.h"

MyClass myObject1;
MyClass myObject2(string2);

using namespace std;

int main()
{
    cout << myObject1.Get(); // might not print "ham"
    cout << myObject2.Get(); // will always print "cheese"
}

由于myclass.cpp 拥有自己的const 变量副本，因此在调用MyClass::MyClass() 时这些变量可能不会被初始化。

所以是的，在头文件中定义的const 变量可以以一种容易导致静态初始化失败的方式使用

据我所知，这仅适用于不需要静态初始化的变量：

来自 C++03 标准，第 3.6.2.1 节：

具有静态的 POD 类型 (3.9) 的对象 初始化的存储持续时间 常量表达式 (5.19) 应为 在任何动态之前初始化 初始化发生。

Answer 3

当一个命名空间级别变量依赖于分配给不同命名空间级别变量的值时，所谓的静态初始化失败是一个问题，该变量之前可能会或未初始化。在您的两个示例中，没有这种依赖关系，应该没有任何问题。

另一方面，这很容易出现这种类型的错误：

// header.h
extern const std::string foo;

// constant.cpp
const std::string foo( "foo" );

// main.cpp
#include "header.h"
const std::string foobar( foo+"bar" );
int main() {
   std::cout << foobar << std::endl;
}

不能保证foo 将在foobar 之前初始化，即使两者都是常量。这意味着程序行为未定义，它可以很好地打印“foobar”、“bar”或死亡。

Answer 4

静态初始化惨败是指相互依赖的静态变量。仅仅定义一些static const 变量不会成为问题的根源。