【C++】依赖初始化顺序与静态初始化

1. 什么是静态初始化

• 静态初始化：在程序开始执行 main() 函数之前，对具有静态存储期的对象进行的初始化，初始化顺序不定。
  动态初始化：在运行时执行的初始化，通常需要执行构造函数或计算表达式。
  静态初始化对象包括：

  • 全局变量
  • extern声明的全局变量
  • 类的静态成员变量
  • 命名空间作用域的变量
  • 函数内的 static 局部变量（在首次使用时初始化）

• 静态初始化的类型

  • 常量初始化
    编译期：const常量在静态初始化之前，初始化后放在可执行文件的“常量区”

    // 常见的常量初始化
    const int global_const = 42;                   // 编译期常量
    constexpr int global_constexpr = 100;          // 编译期常量
    const char* global_str = "Hello";              // 编译期常量
    
    struct Point {
        int x, y;
    };
    const Point origin = {0, 0};                   // 编译期常量    
    

  • 零初始化
    在编译期/链接期完成，将内存置零。

    // 常见的零初始化
    int global_int;           // 初始化为 0
    double global_double;     // 初始化为 0.0
    int* global_ptr;          // 初始化为 nullptr
    bool global_bool;         // 初始化为 false
    

2. 初始化顺序未定义

定义在不同.cpp文件中的静态初始化对象，其初始化顺序未定义。

// logger.hpp
class Logger 
{
public:
    Logger() { /* 初始化日志系统 */ }
    void log(const char* msg);
};
Logger logger;        //logger定义，静态初始化



// config.hpp
class Config 
{
public:
    Config() 
    {
        logger.log("Config初始化");  //依赖logger
    }
};
Config config;  //config定义，静态初始化，这里调用Config()构造可能会崩溃，因为Logger.hpp中的logger对象可能还会初始化

// main.cpp
extern Logger logger;  // 声明
extern Config config;  //声明

int main() { return 0; }

3. 解决

（1）Meyers' Singleton

// 安全：首次调用时初始化，C++11保证线程安全
Logger& getLogger() {
    static Logger instance;
    return instance;
}

Config& getConfig() {
    static Config instance;
    instance.init(getLogger());  // 保证logger已初始化
    return instance;
}

或是将有依赖关系的静态初始化对象直接定义在同一个.cpp中。