问题 通过Schwartz计数器进行C ++静态初始化


一个 施瓦茨反击 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:

文件Global.cpp:

#include "Foo.h"

Foo foo;

请注意,Global.cpp没有像Foo.cpp那样获得文件静态初始化器对象。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?


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2018-02-12 19:08


起源

我们是否应该知道“施瓦茨计数器”应该如何工作?这是来自星球大战的东西吗? - Kerrek SB
我已经编程了40年,我从未听说过“施瓦茨计数器”。也许你应该提供一个参考。 - Hot Licks
好吧,不要使用全局变量或者至少晚期初始化它们。你正在寻找一个可以修复黑客攻击的黑客攻击。 - Cat Plus Plus
@KerrekSB - 也许是来自 太空炮弹。 - Hot Licks
对于那些不熟悉Schwartz计数器技术且对学习它不感兴趣的人,请不要用不必要的he he来污染线程。我理解这个论坛纯粹是自愿的,没有人有任何义务回答我的问题。那些认为我做得不好的人可能会简单而礼貌地回答这个问题。 - Dave


答案:


指某东西的用途 “施瓦茨专柜” (所谓的Jerry Schwartz设计了IOStreams库的基础知识,因为它现在已经成为标准;请注意,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)会导致访问对象在他们建造之前。最明显的情况是在构造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对象调用另一个翻译单元(我正在使用 std::cout 作为全球被施瓦茨计数器守卫以保持榜样的简短):

// 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;

如果文件中的全局对象 b.cpp 在文件中的那些之前构造 a.cpp 而如果 std::cout 通过Schwartz计数器构建 a.cpp 作为第一个实例,此代码将失败。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,此对象最终构造两次。虽然这在实践中有效,但我觉得这很难看。解决这个问题的方法是使用a char 适当大小的缓冲区用于对象的实际定义(这些缓冲区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被用于许多翻译单元时(就像它的情况一样) std::cout这可能会导致显着的启动延迟:编写良好的代码通常不使用任何全局初始化,但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,这种技术是一种 俏皮的 想法,但它在实践中不起作用。我使用了三种方法:

  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初始化的函数静态对象 std::call_once()是一个更好的选择。
  2. 在链接可执行文件(例如,最后一个)时将全局对象放置在适当的位置会使其首先被初始化。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,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中: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。我发现它可靠地运行但需要额外的库。

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2018-02-12 19:45