C++ 静态局部变量 全局变量
Static local variable and Global variable
Static local variable
对于 static local variable ,在 control 首次经过其声明时才会被初始化(除非其初始化是零初始化或常量初始化,这可以在首次进入块前进行),在其后所有的调用中,声明均被跳过,在程序结束时其才会被销毁。
C++11起,static local variable 的初始化是线程安全的,C++11标准保证:如果多个线程试图同时初始化同一静态局部变量,则初始化严格只发生一次。见《C++ Concurrency in Action》Second Edition,Chapter 3.3.1,或者见 Static local variables - cppreference.com :
If multiple threads attempt to initialize the same static local variable concurrently, the initialization occurs exactly once.
static local variable 的一个应用便是C++11起的单例模式最佳实现:Singleton 。
Global variable
C++11标准仅保证 static local variable 的初始化是线程安全的,对于 static non-local variable 是未提及的,即对于具有静态存储期的非局部变量,如 global variable 和类的 static data member ,它们的初始化会作为程序启动的一部分在 main 函数的执行之前进行:简单的类型会在编译期进行初始化,如 constexpr
类型,复杂的类型则需要在运行期初始化,如 复杂的类对象(初始化时需要调用构造函数)。在程序结束时它们才会被销毁。因为 static non-local variable 的初始化会作为程序启动的一部分在 main 函数的执行之前进行,所以,通常来说,static non-local variable 的初始化不存在多个线程竞争初始化的问题,但是却存在异常安全和 initialization order 的问题。此外,初始化完成后,在多线程环境下,程序在使用 non-const static non-local variable 时存在 data race 。所以,我们应该尽量避免使用 non-const global variable (non-const static non-local variable) 。
static non-local variable 的异常安全的问题,具体来说是:任何措施都无法捕获 static non-local variable 的构造和析构中抛出的异常。
static non-local variable 的 initialization order 的问题,具体来说是:在单个编译单元(translation unit)中,static non-local variable 的初始化始终严格以其定义出现于源代码中的顺序定序(销毁时以逆序销毁),但不同编译单元中的 static non-local variable 的初始化之间是顺序不确定的(同样,销毁顺序也是不确定的,但会是以初始化时的逆序销毁)。如果某编译单元内的某个 static non-local variable 的初始化动作使用了另一编译单元内的某个 static non-local variable ,它所用到的这个对象可能尚未被初始化,因为C++对“定义于不同编译单元内的 static non-local variable ”的初始化次序并无明确定义(同样,由于不确定的销毁顺序,可能会导致某个 static non-local variable 销毁时,其析构函数访问一个已经销毁的 static non-local variable )。所谓编译单元(translation unit)是指产出单一目标文件(single object file)的那些源码,基本上它是单一 .cpp 文件加上其所含入的头文件(#include files),见 C++11 Standard Draft 2.1 节中 translation unit 的定义。详见《Effective C++》Item4 和 见:
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To-do: Unclassified proto-rules (isocpp.github.io) :
avoid static class members variables (race conditions, almost-global variables).