函数内部的静态变量如何工作？

Question

在以下代码中:

int count(){
    static int n(5);
    n = n + 1;
    return n;
}

n在第一次调用函数时,变量仅实例化一次.

应该有一个标志或其他东西,所以它只将变量初始化一次..我试着从gcc查看生成的汇编代码,但没有任何线索.

编译器如何处理这个？

Answer 1

当然,这是特定于编译器的.

您没有在生成的程序集中看到任何检查的原因是,因为它n是一个int变量,g++只需将其视为预先初始化为5的全局变量.

让我们看看如果我们对以下内容做同样的事情会发生什么std::string:

#include <string>

void count() {
    static std::string str;
    str += ' ';
}

生成的程序集如下所示:

_Z5countv:
.LFB544:
        .cfi_startproc
        .cfi_personality 0x3,__gxx_personality_v0
        .cfi_lsda 0x3,.LLSDA544
        pushq   %rbp
        .cfi_def_cfa_offset 16
        movq    %rsp, %rbp
        .cfi_offset 6, -16
        .cfi_def_cfa_register 6
        pushq   %r13
        pushq   %r12
        pushq   %rbx
        subq    $8, %rsp
        movl    $_ZGVZ5countvE3str, %eax
        movzbl  (%rax), %eax
        testb   %al, %al
        jne     .L2                     ; <======= bypass initialization
        .cfi_offset 3, -40
        .cfi_offset 12, -32
        .cfi_offset 13, -24
        movl    $_ZGVZ5countvE3str, %edi
        call    __cxa_guard_acquire     ; acquire the lock
        testl   %eax, %eax
        setne   %al
        testb   %al, %al
        je      .L2                     ; check again
        movl    $0, %ebx
        movl    $_ZZ5countvE3str, %edi
.LEHB0:
        call    _ZNSsC1Ev               ; call the constructor
.LEHE0:
        movl    $_ZGVZ5countvE3str, %edi
        call    __cxa_guard_release     ; release the lock
        movl    $_ZNSsD1Ev, %eax
        movl    $__dso_handle, %edx
        movl    $_ZZ5countvE3str, %esi
        movq    %rax, %rdi
        call    __cxa_atexit            ; schedule the destructor to be called at exit
        jmp     .L2
.L7:
.L3:
        movl    %edx, %r12d
        movq    %rax, %r13
        testb   %bl, %bl
        jne     .L5
.L4:
        movl    $_ZGVZ5countvE3str, %edi
        call    __cxa_guard_abort
.L5:
        movq    %r13, %rax
        movslq  %r12d,%rdx
        movq    %rax, %rdi
.LEHB1:
        call    _Unwind_Resume
.L2:
        movl    $32, %esi
        movl    $_ZZ5countvE3str, %edi
        call    _ZNSspLEc
.LEHE1:
        addq    $8, %rsp
        popq    %rbx
        popq    %r12
        popq    %r13
        leave
        ret
        .cfi_endproc

我用bypass initialization注释标记的行是条件跳转指令,如果变量已指向有效对象,则跳过构造.

Answer 2

这完全取决于实施; 语言标准对此没有任何说明.

在实践中,编译器通常会在某处包含一个隐藏的标志变量,指示静态变量是否已经实例化.静态变量和标志可能位于程序的静态存储区域(例如数据段,而不是堆栈段),而不是在函数范围内存中,因此您可能需要在程序集中查看.(由于显而易见的原因,变量不能进入调用堆栈,因此它实际上就像一个全局变量."静态分配"实际上涵盖了各种静态变量!)

更新:正如@aix指出的那样,如果将静态变量初始化为常量表达式,则可能甚至不需要标志,因为初始化可以在加载时执行,而不是在第一次函数调用时执行.在C++ 11中,由于常量表达式的广泛可用性,您应该能够比在C++ 03中更好地利用它.