通过Schwartz Counter进行C ++静态初始化

Question

Schwartz计数器旨在确保在使用全局对象之前对其进行初始化。

请考虑使用下面显示的Schwartz计数器。

文件Foo.h：

class Foo
{
   Foo::Foo();
};

文件Foo.cpp：

#include "Foo.h"

// Assume including Mystream.h provides access to myStream and that
// it causes creation of a file-static object that initializes
// myStream (aka a Schwartz counter).
#include "MyStream.h"

Foo::Foo()
{
   myStream << "Hello world\n";
}

如果在main（）启动后运行Foo :: Foo（），则保证myStream的使用是安全的（即myStream将在使用前初始化），因为注释中提到了文件静态初始化对象。

但是，假设在main（）启动之前创建了Foo实例，如果它是全局的则会发生。 这显示在这里：

File Global.cpp：

#include "Foo.h"

Foo foo;

请注意，Global.cpp不会像Foo.cpp那样获得文件静态初始化对象 。 在这种情况下，Schwartz计数器如何确保在foo之前初始化MyStream初始化程序（以及MyStream对象本身）？ 或者Schwartz计数器在这种情况下会失败吗？

Answer 1

“Schwartz计数器”的使用 （所谓的Jerry Schwartz之后，他设计了IOStreams库的基础知识，因为它现在已经成为标准;注意他不能因许多奇怪的选择而受到指责，因为它们被标记在原始设计上）可以导致在构造对象之前访问它们。 最明显的情况是在构建全局对象期间调用一个函数，该对象使用通过Schwartz计数器构建的自己的全局调用另一个翻译单元（我使用std::cout作为全局由Schwartz计数器保护以保持例子简短）：

// file a.h
void a();

// file a.cpp
#include <iostream>
void a() { std::cout << "a()\n"; }

// file b.cpp
#include <a.h>
struct b { b() { a(); } } bobject;

如果在文件中的全局对象b.cpp是那些在文件之前建造a.cpp ，如果std::cout通过与施瓦茨计数器构建a.cpp是第一个实例，该代码将失败。 至少有两个原因导致Schwartz计数器不能正常工作：

1. 为此使用全局对象时，此对象最终会被构造两次。 虽然这在正确的情况下在实践中起作用，但我认为这很难看。 解决这个问题的方法是使用适当大小的char缓冲区来实际定义对象（这些通常会被伪装成名称作为正确类型的对象）。 然而，在这两种情况下，事情都很混乱。
2. 当Schwartz计数器保护的全局对象在许多转换单元中使用时（如std::cout的情况），这可能会导致显着的启动延迟：编写良好的代码通常不会使用任何全局初始化但是Schwartz计数器需要为每个需要加载的目标文件运行一段代码。

我个人已经得出结论，这种技术是一个很好的想法，但它在实践中不起作用。 我使用三种方法代替：

1. 不要使用全局对象。 这使得整个讨论过时并且在并发代码中工作得最好。 在绝对需要全局资源的地方，通过引用返回并使用std::call_once()初始化的函数静态对象是一个更好的选择。
2. 在链接可执行文件（例如，last）时将全局对象放置在适当的位置会导致首先初始化它。 我过去曾经尝试过这个，然后我发现我可以在所有我关心的系统上正确放置目标文件。 这里的主要缺点是没有保证，并且在编译器版本之间切换时可能会发生变化。 但是对于C ++标准库，这是可以接受的（当我这样做时，我只关心全局流对象）。
3. 将全局对象放入专用共享库：加载共享库时，将执行其初始化代码。 只有在初始化完成后，共享库中的对象才可用。 我发现这种方法可靠但需要额外的库。