什么使静态变量只初始化一次？

Question

我注意到如果在代码中初始化C ++中的静态变量，初始化仅在您第一次运行该函数时运行。

这很酷，但是如何实现？ 它是否转化为某种扭曲的if语句？ （如果给出一个值，那么..）

void go( int x )
{
    static int j = x ;
    cout << ++j << endl ; // see 6, 7, 8
} 

int main()
{
    go( 5 ) ;
    go( 5 ) ;
    go( 5 ) ; 
}

Answer 1

是的，它通常会转换为带有内部布尔标志的隐式if语句。 因此，在最基本的实现中，您的声明通常会转换为类似的内容

void go( int x ) {
  static int j;
  static bool j_initialized;

  if (!j_initialized) {
    j = x;
    j_initialized = true;
  }

  ...
} 

最重要的是，如果您的静态对象具有非平凡的析构函数，则该语言必须遵循另一个规则：这些静态对象必须按其构造的相反顺序进行破坏。 由于构造顺序仅在运行时已知，因此销毁顺序也在运行时定义。 因此，每次使用非平凡的析构函数构造本地静态对象时，程序必须将其注册到某种线性容器中，以后它将用于按正确的顺序销毁这些对象。

不用说，实际细节取决于实施。

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值得补充的是，当涉及使用编译时常量初始化的“原始”类型的静态对象（如示例中的int ）时，编译器可以在启动时自由初始化该对象。 你永远不会注意到差异。 但是，如果您使用“非原始”对象采用更复杂的示例

void go( int x ) {
  static std::string s = "Hello World!";
  ...

然后上面使用if方法是你应该期望在生成的代码中找到的，即使用编译时常量初始化对象。

在您的情况下，初始化程序在编译时是未知的，这意味着编译器必须延迟初始化并使用隐式if 。

Answer 2

是的，编译器通常会生成一个隐藏的布尔值“这已被初始化了吗？” 标志和每次执行该函数时运行的if 。

这里有更多的阅读材料： 编译器如何实现静态变量初始化？

Answer 3

虽然它确实是“某种扭曲的”，但扭曲可能比你想象的还要多......

ZoogieZork对AndreyT答案的评论涉及一个重要方面：静态局部变量的初始化 - 在某些编译器上包括GCC - 默认是线程安全的 （编译器命令行选项可以禁用它）。 因此，它使用一些线程间同步机制（某种互斥或某种原子操作），这种机制可能相对较慢 。 如果你不熟悉 - 性能明智 - 在你的函数中明确使用这样的操作，那么你应该考虑是否有一个影响较小的替代变量的懒惰初始化（即你自己以线程安全的方式明确地构造它）某处只有一次）。 很少有功能对性能非常敏感，但这很重要 - 不要让它破坏你的一天，或者让你的代码更复杂，除非你的程序太慢而你的探测器指的是那个区域。

Answer 4

它们只被初始化一次，因为这是C ++标准所要求的。 如何发生这完全取决于编译器供应商。 根据我的经验，编译器会生成并使用本地隐藏标志。