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靜態(tài)庫中全局變量的初始化問題

 

在我自己寫的一個(gè)工廠類實(shí)現(xiàn)中,每個(gè)產(chǎn)品會注冊創(chuàng)建接口到這個(gè)工廠類。工廠類使用這些
注冊進(jìn)來的創(chuàng)建接口來完成產(chǎn)品的創(chuàng)建。其結(jié)構(gòu)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(gè)很普通的工廠實(shí)現(xiàn)中,需要寫上很多注冊代碼。每次添加新的產(chǎn)品種類時(shí),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(gè)統(tǒng)一的地方。為了消除這個(gè)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(chǎn)品的注冊。

結(jié)果,因?yàn)檫@些代碼全部被放置于一個(gè)靜態(tài)庫。最終的代碼文件結(jié)構(gòu)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(xiàn)在看起來世界很美,因?yàn)閒actory甚至不知道世界上還有個(gè)跟上層邏輯相關(guān)的product_a。
這種模塊耦合幾乎為0的結(jié)構(gòu)讓我竊喜。

悲劇的事情首先發(fā)生于,開VC調(diào)試器,發(fā)現(xiàn)打在product_a.cpp里的斷點(diǎn)失效。就是那個(gè)總
是提示說沒有為該文件加載調(diào)試符號。開始還不在意,以為又是代碼和調(diào)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(fā)現(xiàn)這個(gè)調(diào)試提示,就像我開著調(diào)試器打開了一個(gè)非本工程的代碼文件,而
斷點(diǎn)就打在這個(gè)文件里一樣。也就是說,VC把我product_a.cpp當(dāng)成不是這個(gè)工程里的代碼
文件。

按照這個(gè)思路寫些實(shí)驗(yàn)代碼,最終發(fā)現(xiàn)問題所在:VC鏈接器根本沒鏈接進(jìn)product_a.cpp里
的代碼。表現(xiàn)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?yàn)槲腋絝actory::register并沒有被調(diào)用到。為什么VC不鏈接這個(gè)編譯單元對應(yīng)
的目標(biāo)文件?或者說,為什么VC不初始化這個(gè)全局常量?

原因就在于,product_a.cpp太獨(dú)立了。一個(gè)在整個(gè)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(dāng)在factory.cpp里寫下類似代碼:

void test()
{
    product_a obj;
}

雖然說test函數(shù)不會被調(diào)用,一切情況也變得正常了。好了,不扯了,給最后我的結(jié)論:

1、如果靜態(tài)庫中某個(gè)編譯單元在編譯階段被確認(rèn)為它并沒有被外部使用,那么當(dāng)這個(gè)靜態(tài)
庫被鏈接進(jìn)可執(zhí)行文件時(shí),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(xiàn)的全局變量常量生成初始化代碼(關(guān)于這部分初始化代碼可以閱讀
<linker and loader>一書);
2、上面那條結(jié)論存在一種傳染性,意思是,當(dāng)可執(zhí)行文件里的代碼使用到靜態(tài)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(yīng)該可以讓編
譯器在編譯階段就發(fā)現(xiàn)(顯然,上面我舉的例子里,factory只有在運(yùn)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(tài)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(zhí)行的代碼,可以保證所有產(chǎn)品已經(jīng)被注冊,main之前沒有保證。
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# re: 靜態(tài)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(fù)  更多評論   

# re: 靜態(tài)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?yàn)殒溄悠鳑]有為靜態(tài)庫中的全局對象生成初始化代碼。我也并不關(guān)心每一個(gè)local的初始化順序,因?yàn)樗麄兪侨值模运麄兛隙〞扔趍ain被初始化。整個(gè)文章的意思,其實(shí)是說,鏈接器并沒有生成這個(gè)自動初始化的代碼,因?yàn)殒溄悠饔X得這幾個(gè)“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(tài)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(rèn)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(jī)會應(yīng)該比:

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

很好 學(xué)習(xí)了。  回復(fù)  更多評論   

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

@OwnWaterloo
這個(gè)機(jī)會是什么意思?  回復(fù)  更多評論   

# re: 靜態(tài)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(jù)什么規(guī)則來判斷某個(gè)沒有被使用的符號可以不必鏈接到binary中?
這個(gè)規(guī)則我不了解, 可能C++標(biāo)準(zhǔn)有描述, 也可能沒有。

我只是猜想 :
1. 如果某個(gè)extern符號沒有被鏈接到binary中, 那將其改為static, 應(yīng)該也不會被鏈接到binary中。
2. 如果某個(gè)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(jī)會的意思。

btw, 改為extern const 有效么?
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# re: 靜態(tài)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(fù)  更多評論   

# re: 靜態(tài)庫中全局變量的初始化問題 2010-01-20 19:44 李現(xiàn)民

我以前也試過這樣的方法, 項(xiàng)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(yōu)化掉了,沒有找到保持這種級別低耦合度的替代方案。
到現(xiàn)在為止, 我寫的那個(gè)factory類再也沒有用過,因?yàn)榭床坏絻?yōu)勢在哪里, 還不如現(xiàn)寫一個(gè)工廠來得清晰  回復(fù)  更多評論   

# re: 靜態(tài)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(tài)庫中全局變量的初始化問題 2010-02-10 12:14 李現(xiàn)民

@金慶
不好使
我想應(yīng)該是這個(gè)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(gè)變量名”,因?yàn)閏++編譯時(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果是找不到我自己定義的變量名  回復(fù)  更多評論   

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

@李現(xiàn)民
試了一下,確實(shí)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(diào)程序中添加/include指令,這樣才有效。我原來以為只需加在靜態(tài)庫中呢。實(shí)際上,靜態(tài)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(jié)論是應(yīng)該輸出一個(gè)init()函數(shù)來初始化靜態(tài)庫。  回復(fù)  更多評論   

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

@金慶
@李現(xiàn)民
3q for your comments.
今天隨便看了個(gè)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(diǎn)結(jié)論  回復(fù)  更多評論   

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

這個(gè)問題最終解決了嗎?  回復(fù)  更多評論   

# re: 靜態(tài)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(guī)方法:顯示初始化。  回復(fù)  更多評論   

# re: 靜態(tài)庫中全局變量的初始化問題 2011-11-07 10:35 李現(xiàn)民

@Kevin Lynx
這個(gè)問題后來我試過,在我的項(xiàng)目里( 前面提到的,使用了VC6),問題出在使用singleton生成單個(gè)factory對象的地方。如果將factory的構(gòu)造函數(shù)設(shè)計(jì)為private,同時(shí)提供一個(gè)類get_instance()的public static方法,會產(chǎn)生多個(gè)factory實(shí)例。具體表現(xiàn)就是,register()函數(shù)的確執(zhí)行了, 但是所有的注冊內(nèi)容都注冊到了第一個(gè)factory對象身上,等到運(yùn)行期使用create方法的時(shí)候,使用的卻是后面新生成的factory對象,因此會發(fā)生沒有注冊過的假象。

解決方法為:將factory()構(gòu)造函數(shù)聲明為public,在factory類外面定義一個(gè)singleton函數(shù),并一直使用這個(gè)函數(shù)進(jìn)行注冊與創(chuàng)建。但這種方法的缺點(diǎn)是你無法從語法上確保所有用戶使用的都是這個(gè)singleton對象。

懷疑為VC6的bug,不過由于已經(jīng)基本滿足了需要,未繼續(xù)深究。  回復(fù)  更多評論   

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

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(dǎo)致了你的這個(gè)類被公開了。  回復(fù)  更多評論   

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

我暫時(shí)性是這么解決自動初始化靜態(tài)庫的。


a.cpp中,有一個(gè)類

class a
{
public:
a()
{
...這里初始化
}

~a()
{
...這里做釋放
}

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

a m_a;//全局變量

bool b = m_a._LinkProc();
//實(shí)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(tài)庫中全局變量的初始化問題 2014-05-15 19:35 HK

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

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