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靜態庫中全局變量的初始化問題

 

在我自己寫的一個工廠類實現中,每個產品會注冊創建接口到這個工廠類。工廠類使用這些
注冊進來的創建接口來完成產品的創建。其結構大致如下:

product *factory::create( long product_type )
{
    creator c = m_creators[product_type];
    return c();
}

factory::instance().register( PRODUCT_A_TYPE, productA::create );
...
factory::instance().create( PRODUCT_A_TYPE );

這個很普通的工廠實現中,需要寫上很多注冊代碼。每次添加新的產品種類時,也需要修改
這些的注冊代碼。而恰好,這些注冊代碼可能會被放在一個統一的地方。為了消除這個地方
,我使用了偶然間看到的<Modern C++ design>里的做法:

const bool _local = factory::instance().register( PRODUCT_A_TYPE,...

也就是說,通過對全局常量_local的自動初始化,來自動完成對該產品的注冊。

結果,因為這些代碼全部被放置于一個靜態庫。最終的代碼文件結構大致為:

lib
    - product_a.cpp : 定義了全局常量_local
    - product_a.h
    - factory.cpp
    - factory.h
exe
    - main.cpp

現在看起來世界很美,因為factory甚至不知道世界上還有個跟上層邏輯相關的product_a。
這種模塊耦合幾乎為0的結構讓我竊喜。

悲劇的事情首先發生于,開VC調試器,發現打在product_a.cpp里的斷點失效。就是那個總
是提示說沒有為該文件加載調試符號。開始還不在意,以為又是代碼和調試符號文件不匹配
的原因,折騰了好久,不得其果。

后來分析了下,發現這個調試提示,就像我開著調試器打開了一個非本工程的代碼文件,而
斷點就打在這個文件里一樣。也就是說,VC把我product_a.cpp當成不是這個工程里的代碼
文件。

按照這個思路寫些實驗代碼,最終發現問題所在:VC鏈接器根本沒鏈接進product_a.cpp里
的代碼。表現出來的情況就是,該編譯單元里的全局常量(全局變量一樣)根本沒有得到初
始化,因為我跟到factory::register并沒有被調用到。為什么VC不鏈接這個編譯單元對應
的目標文件?或者說,為什么VC不初始化這個全局常量?

原因就在于,product_a.cpp太獨立了。一個在整個編譯鏈接階段都無法確定該文件是否被
使用的文件,VC就直接不鏈接了。相反,當在factory.cpp里寫下類似代碼:

void test()
{
    product_a obj;
}

雖然說test函數不會被調用,一切情況也變得正常了。好了,不扯了,給最后我的結論:

1、如果靜態庫中某個編譯單元在編譯階段被確認為它并沒有被外部使用,那么當這個靜態
庫被鏈接進可執行文件時,鏈接器忽略掉該編譯單元里的代碼,那么,鏈接器自然也不會為
該編譯單元里出現的全局變量常量生成初始化代碼(關于這部分初始化代碼可以閱讀
<linker and loader>一書);
2、上面那條結論存在一種傳染性,意思是,當可執行文件里的代碼使用到靜態庫中文件A里
的代碼,A里又有地方使用到B里的代碼,那么B依然會被鏈接。這種依賴性,應該可以讓編
譯器在編譯階段就發現(顯然,上面我舉的例子里,factory只有在運行期間才會依賴到
product_a.cpp里的代碼)

posted on 2010-01-17 19:34 Kevin Lynx 閱讀(15782) 評論(19)  編輯 收藏 引用 所屬分類: c/c++ 、通用編程

評論

# re: 靜態庫中全局變量的初始化問題 2010-01-17 20:08 OwnWaterloo

試試在product_a.cpp中, 將:
const bool _local = factory::instance().register( PRODUCT_A_TYPE,...
改為:
extern const bool local_ = factory::instance()...
或者:
namespace {
extern const bool local = ...
}

可能有效,可能無效。


即使有效,依然不能保證local的初始化順序。main之后執行的代碼,可以保證所有產品已經被注冊,main之前沒有保證。
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# re: 靜態庫中全局變量的初始化問題 2010-01-17 22:41 LOGOS

const bool _local = factory::instance().register( PRODUCT_A_TYPE,...
wow, are u crazy?  回復  更多評論   

# re: 靜態庫中全局變量的初始化問題 2010-01-17 23:00 Kevin Lynx


@OwnWaterloo
@LOGOS
加extern是什么意思?文章中的例子,只是因為鏈接器沒有為靜態庫中的全局對象生成初始化代碼。我也并不關心每一個local的初始化順序,因為他們是全局的,所以他們肯定會先于main被初始化。整個文章的意思,其實是說,鏈接器并沒有生成這個自動初始化的代碼,因為鏈接器覺得這幾個“沒有”被使用的全局對象不需要,所以就沒生成。

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# re: 靜態庫中全局變量的初始化問題 2010-01-17 23:04 OwnWaterloo

@Kevin Lynx
在C++中, 非local的const對象, 默認是staic鏈接……

a.cpp
int g_i;

雖然g_i也不一定能被添加到最終代碼中, 但機會應該比:

a.cpp
static int g_i; 要大。
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# re: 靜態庫中全局變量的初始化問題 2010-01-18 04:19 藥品中國網

很好 學習了。  回復  更多評論   

# re: 靜態庫中全局變量的初始化問題 2010-01-18 08:52 Kevin Lynx

@OwnWaterloo
這個機會是什么意思?  回復  更多評論   

# re: 靜態庫中全局變量的初始化問題 2010-01-19 12:06 OwnWaterloo

@Kevin Lynx
編譯器根據什么規則來判斷某個沒有被使用的符號可以不必鏈接到binary中?
這個規則我不了解, 可能C++標準有描述, 也可能沒有。

我只是猜想 :
1. 如果某個extern符號沒有被鏈接到binary中, 那將其改為static, 應該也不會被鏈接到binary中。
2. 如果某個static符號沒有被鏈接到binary中, 那將其改為extern, 也許就會被鏈接到binary中。

這就是機會的意思。

btw, 改為extern const 有效么?
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# re: 靜態庫中全局變量的初始化問題 2010-01-20 09:14 Kevin Lynx

@OwnWaterloo
一樣的。  回復  更多評論   

# re: 靜態庫中全局變量的初始化問題 2010-01-20 19:44 李現民

我以前也試過這樣的方法, 項目用的是vc6,只debug版本下對象是可以生生的,release版本中就被人優化掉了,沒有找到保持這種級別低耦合度的替代方案。
到現在為止, 我寫的那個factory類再也沒有用過,因為看不到優勢在哪里, 還不如現寫一個工廠來得清晰  回復  更多評論   

# re: 靜態庫中全局變量的初始化問題 2010-02-09 19:44 金慶

Issues with static variables in static libraries
( http://social.msdn.microsoft.com/Forums/en/vclanguage/thread/5c5ee89d-2a38-483d-8550-484550901170 )

You can use the /INCLUDE linker option:
http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/en-us/vccore/html/_core_.2f.INCLUDE.asp

Or you place a #pragma in your code like this:
#pragma comment(linker, "/include:SymbolToUse")
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# re: 靜態庫中全局變量的初始化問題 2010-02-10 12:14 李現民

@金慶
不好使
我想應該是這個問題:
Only problem is that the symbol is not very...simple. I have a class called fxAttributeEditor, but you can't just do /include:fxAttributeEditor. The symbol is actually:

??_C@_0BC@OFGGEBAJ@fxAttributeEditor?$AA@

And that does work, but having to add that seems like a terrible coding decision. It seems like going the dynamic library route would be far better. I've had a variety of really good reasons for not wanting to do that. I'm not against DLLs, but in some cases (like mine) I don't believe it's the best choice. Is there not any better way to go about this?

Thanks,

這是引用原文, 大概意思是“不能夠在#pragma comment(linker, /include:)中直接使用你定義的那個變量名”,因為c++編譯時會將其改為??_C@_0BC@OFGGEBAJ@fxAttributeEditor?$AA@這樣的的形式。

我不知道是不是真的這樣, 但我的實驗結果是找不到我自己定義的變量名  回復  更多評論   

# re: 靜態庫中全局變量的初始化問題 2010-02-10 15:52 金慶

@李現民
試了一下,確實如此。我打開lib文件查到了加了前后綴的變量名,然后在主調程序中添加/include指令,這樣才有效。我原來以為只需加在靜態庫中呢。實際上,靜態庫中加不加/include指令,都會輸出符號。但是static變量是無論如何都不會輸出符號的。/include指令與引用該符號的作用一樣。所以我的結論是應該輸出一個init()函數來初始化靜態庫。  回復  更多評論   

# re: 靜態庫中全局變量的初始化問題 2010-02-10 16:43 Kevin Lynx

@金慶
@李現民
3q for your comments.
今天隨便看了個文檔http://linux.chinaunix.net/bbs/thread-910296-1-1.html,<Linker Algorithm.pdf>恰好在里面看到和我這里提到的相同的2點結論  回復  更多評論   

# re: 靜態庫中全局變量的初始化問題 2011-11-07 01:15 溪流

這個問題最終解決了嗎?  回復  更多評論   

# re: 靜態庫中全局變量的初始化問題 2011-11-07 09:46 Kevin Lynx

@溪流
解決辦法就是換成常規方法:顯示初始化。  回復  更多評論   

# re: 靜態庫中全局變量的初始化問題 2011-11-07 10:35 李現民

@Kevin Lynx
這個問題后來我試過,在我的項目里( 前面提到的,使用了VC6),問題出在使用singleton生成單個factory對象的地方。如果將factory的構造函數設計為private,同時提供一個類get_instance()的public static方法,會產生多個factory實例。具體表現就是,register()函數的確執行了, 但是所有的注冊內容都注冊到了第一個factory對象身上,等到運行期使用create方法的時候,使用的卻是后面新生成的factory對象,因此會發生沒有注冊過的假象。

解決方法為:將factory()構造函數聲明為public,在factory類外面定義一個singleton函數,并一直使用這個函數進行注冊與創建。但這種方法的缺點是你無法從語法上確保所有用戶使用的都是這個singleton對象。

懷疑為VC6的bug,不過由于已經基本滿足了需要,未繼續深究。  回復  更多評論   

# re: 靜態庫中全局變量的初始化問題 2013-06-16 11:14 戴進

在頭文件中

#ifndef _DEF_AUTO_FACTORY
#define _DEF_AUTO_FACTORY
static CFactory __AutoFactory;
#endif

這樣能解決問題,但是間接的也導致了你的這個類被公開了。  回復  更多評論   

# re: 靜態庫中全局變量的初始化問題 2013-06-16 13:36 戴進

我暫時性是這么解決自動初始化靜態庫的。


a.cpp中,有一個類

class a
{
public:
a()
{
...這里初始化
}

~a()
{
...這里做釋放
}

bool _LinkProc(){return true;}
//這個函數,也就是為了鏈接用的。
};

a m_a;//全局變量

bool b = m_a._LinkProc();
//實際上光是這樣,也還是不會鏈接,那怎么辦呢,問了下度娘,她說,要訪問到的全局變量,才會鏈接,那么最后我們到頭文件中。

h文件中
extern bool b;//注意extern只是引用,不等同于訪問。
static bool c = b;//這里對b的訪問,就自動鏈接到



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# re: 靜態庫中全局變量的初始化問題 2014-05-15 19:35 HK

兄弟,這個問題我也遇到了,我采用的方法是新建一個新的.cpp文件(for_register.cpp)
然后“const bool _local = factory::instance().register( PRODUCT_A_TYPE,... ”這個定義在 for_register.cpp這個文件里
最后在一定能被鏈接進去的一個.cpp里 include " for_register.cpp"
這樣基本上就解決了。
你每新增一個產品就要到 for_register.cpp里面去注冊一下。  回復  更多評論   

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