单个静态成员函数有静态变量，会有多个实例答案

【问题标题】：single static member function has static variable, will have multiple instatnce单个静态成员函数有静态变量，会有多个实例
【发布时间】：2022-08-09 21:46:09
【问题描述】：

我在stackoverflow中看到

    //define in .h
    inline void fun()
    {
        static int i; // one instance include in multiple cpp
    }
    static inline void fun1()
    {
        static int i; // multiple instance included in multiple cpp
    }

我经常以这样的模式写单例

   //define in .h
   class Singleton
   {
     static Singleton& Instance()
     {
          static Singleton s;
          return s;
     }
   private:
     int i;
   }

很多程序员都是这样写的，有人能解释一下是否正确，C++如何保证一个实例？实际上在 inline 和 static inline 版本中，并没有明确的 cpp 声明来保证单实例。

该标准（过于简单化）只要求函数的调用始终运行，无论该函数是否是内联的，并且实现纠正任何问题以满足单一定义规则。这是如何实现的因实现（编译器等）而异——fun1() 中的i 是static，因此实现必须确保fun1() 的所有调用都使用相同的i。一些实现（编译器）使用引用计数 - 当fun1() 被调用并且计数为零时，i 被初始化并且计数增加。但实现不是必需的要做到这一点。

标签： c++ c++17

【解决方案1】：

C++ 标准并没有“确保”任何事情。

C++ 标准规定了观察到的结果，作为这个声明的结果会发生什么

由每个 C++ 编译器以产生指定结果的方式实现此 C++ 规范。

C++ 标准并没有具体说明编译器和链接器如何执行此操作。 C++ 标准没有以任何方式指定或强制产生这些结果的低级细节。这完全取决于编译器和链接器。

话虽如此：常见的方法是让编译器在每个编译的.cpp 文件中生成一个静态对象的实例。它还以某种唯一标识它的方式进行标记；并表示当与其他翻译单元链接时，在最终链接的可执行文件中仅生成唯一标识对象的一个实例（在所有编译的目标文件中）。

【讨论】：

【解决方案2】：

这是一个从 C 继承而来的问题，您必须追溯到相当长的历史。所以很久以前用一种不太C++的语言......

inline 关键字只是向编译器提示您希望该函数内联。现在一些编译器忽略了它，因为没有人说你必须内联标记为inline的函数。一些编译器在其自动内联启发式算法中添加了一个软糖因素，以使其更有可能被内联。其他人总是内联。

这会导致头文件中定义的函数出现问题，因为当函数实际上没有内联时，您最终会在多个编译单元中使用相同的函数，然后链接器会抱怨。

一些编译器标记了inline 函数，以便链接器忽略重复的定义。但是为了便于携带，你必须标记你的函数static inline。这样，即使该函数存在于每个编译单元中，该函数也不会被导出，并且不会与其他编译单元中相同函数的定义发生冲突。缺点是你会得到同一个函数的多个副本，当你有局部静态变量或使用函数的地址时，这是一个问题。

前进到近在咫尺的现在……

编译器在自动内联方面变得更加智能，并且标记inline 函数以允许多个定义的功能已经占据了一席之地，这就是C++ 中inline 说明符的含义。由于 C++17 这也适用于内联变量，而不仅仅是函数。

所以inline 导致编译器在目标文件中标记函数（或变量）以供链接器

允许多个定义而不会出现错误或警告。
选择任一定义并将所有其他实例替换为该定义。
内联函数的所有副本都将以相同的地址结束，任何局部静态变量也将以单个实例结束。所有副本都成为同一个对象。

PS：对单例使用静态局部变量是最好的方法，因为它避免了静态初始化订单惨败尽可能多并且是线程安全的。

【讨论】：