使用什么而不是静态变量

Question

在C++程序中,我需要一些辅助的常量对象,这些对象将被实例化一次,最好是在程序启动时.这些对象通常在同一个翻译单元中使用,因此最简单的方法是将它们设置为静态:

static const Helper h(params);

但是有这个静态初始化顺序问题,所以如果Helper引用其他一些静态(via params),这可能会导致UB.

另一点是我最终可能需要在几个单元之间共享此对象.如果我离开它static并放入.h文件,那将导致多个对象.我可以通过打扰extern等来避免这种情况,但这最终会引发相同的初始化顺序问题(而不是说它看起来非常C-ish).

我想过单身人士,但由于样板代码和不方便的语法(例如MySingleton::GetInstance().MyVar),这将是一种过度杀伤- 这些对象是助手,所以他们应该简化事情,而不是让他们复杂化......

相同的C++ FAQ 提到了这个选项:

 Fred& x()
 {
   static Fred* ans = new Fred();
   return *ans;
 } 

这真的被使用并被认为是一件好事吗？我应该这样做,还是你会建议其他选择？谢谢.

编辑:我应该澄清为什么我真的需要帮助器:它们非常像常规常量,并且可以预先计算,但在运行时更方便.我宁愿在main之前实例化它们,因为它会自动解决多线程问题(在C++ 03中没有保护本地静态).另外,正如我所说,它们通常仅限于翻译单元,因此导出它们并在main()中初始化是没有意义的.您可以将它们视为常量,但仅在运行时已知.

Answer 1

全球状态有多种可能性(无论是否可变).

如果您担心初始化问题,那么您应该使用该local static方法来创建实例.

请注意,您提出的笨重的单件设计不是强制性设计:

class Singleton
{
public:
  static void DoSomething(int i)
  {
    Singleton& s = Instance();
    // do something with i
  }


private:
  Singleton() {}
  ~Singleton() {}

  static Singleton& Instance()
  {
    static Singleton S; // no dynamic allocation, it's unnecessary
    return S;
  }
};

// Invocation
Singleton::DoSomething(i);

另一种设计有点类似,但我更喜欢它,因为它更容易转换到非全局设计.

class Monoid
{
public:
  Monoid()
  {
    static State S;
    state = &s;
  }

  void doSomething(int i)
  {
    state->count += i;
  }

private:
  struct State
  {
    int count;
  };

  State* state;
};


// Use
Monoid m;
m.doSomething(1);

这里的净优势是隐藏了国家的"全球性",这是客户不必担心的实施细节.对缓存非常有用.

让我们,您,对设计提出疑问:

• 你真的需要强制执行奇点吗？
• 你真的需要在main开始之前建立对象吗？

奇点通常过分强调.C++ 0x在这里会有所帮助,但即使这样,技术上强制执行奇点而不是依靠程序员来表现自己也会非常讨厌...例如在编写测试时:你真的想在每个单元测试之间卸载/重新加载程序只是为了改变每一个之间的配置？啊.更简单的实例化它一次并对你的程序员也有信心......或者功能测试;)

第二个问题是技术性的,而不是功能性的.如果您确实需要在程序入口点之前进行配置,那么您可以在启动时简单地阅读它.

这可能听起来很幼稚,但实际上在库加载期间计算存在一个问题:如何处理错误？如果抛出,则不加载库.如果你不扔,继续,你处于无效状态.不是很好笑,是吗？一旦真正的工作开始,事情就会简单得多,因为你可以使用常规的控制流逻辑.

如果你考虑测试状态是否有效......为什么不简单地在你测试的地方构建所有东西？

最后,问题global是引入的隐藏依赖项.当依赖关系隐含于推理执行流程或重构的影响时,情况要好得多.

编辑:

关于初始化顺序问题:保证单个翻译单元内的对象按其定义的顺序进行初始化.

因此,以下代码根据标准有效:

static int foo() { return std::numeric_limits<int>::max() / 2; }
static int bar(int c) { return c*2; }

static int const x = foo();
static int const y = bar(x);

初始化顺序仅是引用另一个转换单元中定义的常量/变量时的问题.因此,static只要static对象仅引用同一翻译单元内的对象,就可以自然地表达对象而没有问题.

关于太空问题:as-if规则在这里可以创造奇迹.非正式地,as-if规则意味着您指定一个行为并将其留给编译器/链接器/运行时来提供它,而无需在世界范围内如何提供它.这实际上是实现优化的.

因此,如果编译器链可以推断永远不会采用常量的地址,则它可能完全忽略常量.如果它可以推断出几个常量总是相等的,并且再次确认它们的地址永远不会被检查,它可以将它们合并在一起.