C++全局变量初始化的一点总结

注意：本文所说的全局变量指的是 variables with static storage，措词来自 c++ 的语言标准文档。 　　什么时候初始化 　　根据 C++ 标准，全局变量的初始化要在 main 函数执行前完成，常识无疑，但是这个说法有点含糊，main 函数执行前到底具体是什么时候呢？是编译时还是运行时？答案是既有编译时，也可能会有运行时(seriously)， 从语言的层面来说，全局变量的初始化可以认为分成以下两个阶段（c++11 N3690 3.6.2)： 　　static initialization: 静态初始化指的是用常量来对变量进行初始化，主要包括 zero init C++中的全局变量初始化是一个重要的话题，涉及到程序的正确性和可预测性。全局变量，即具有静态存储期的变量，其生命周期始于程序开始，终于程序结束。本文将深入探讨全局变量初始化的时机、方式以及一些处理特殊情况的技巧。 全局变量的初始化分为两个阶段：静态初始化（static initialization）和动态初始化（dynamic initialization）。静态初始化发生在程序加载时，主要针对那些可以用常量表达的初始化，例如零初始化（zero initialization）和常量初始化（const initialization）。零初始化的变量通常存放在BSS段，而常量初始化的变量则位于数据段，这两个阶段的初始化在程序启动时自动完成。 动态初始化则涉及运行时的动作，比如需要函数调用或类构造函数的初始化。这些变量的初始化在main函数执行之前进行，但晚于静态初始化。这意味着如果一个全局变量依赖于其他全局变量的初始化结果，必须确保这些依赖的变量已完成静态初始化。 初始化顺序方面，同一编译单元内的全局变量按照声明顺序进行初始化，但不同编译单元间的全局变量的初始化顺序是不确定的，这可能导致潜在的问题。如果全局变量之间存在依赖关系，最佳实践是重构代码以消除这种依赖。然而，有时这种情况难以避免，这时可以采用一些策略来处理。 一种常见的技巧是“构造首次使用”（Construct On First Use，COFU）。通过将全局变量的引用封装在函数内部，使其成为函数内的静态变量。这样，变量只在第一次调用函数时初始化。但这种方法无法控制析构顺序，可能会导致未预期的行为。为了应对这个问题，可以使用智能指针，如`std::unique_ptr`，来管理全局资源，确保在需要时初始化并在不再使用时正确地释放资源。这是所谓的“聪明计数器”（Nifty counter）技术，如GCC所采用的，它可以确保资源的生命周期管理。 C++全局变量的初始化是一个涉及编译时和运行时行为的复杂过程。理解和遵循正确的初始化规则，避免全局变量间的相互依赖，以及使用恰当的技巧来管理这些变量，对于编写可靠且可维护的C++代码至关重要。程序员应当尽可能减少全局变量的使用，转向局部变量、静态局部变量或智能指针等更安全的选择，以提高代码质量。