C++静态变量初始化顺序

Question

1) 如果我没记错的话，C++ 标准保证单个翻译单元中的静态变量按其定义顺序进行初始化。我对以下代码片段感到困惑：

extern int n;
int k = n;
int n = 2;

extern int n;是声明，不是定义，所以k是在n之前定义的，但是GCC、Clang和MSVC都告诉我k == 2是在全局变量初始化之后。对我来说，不清楚如何在int k = n; 之后为k 分配2，因为n 那时还没有初始化，它的值必须为零。

如果我们把最后一行改成：

int n = func();

如果func() 是非常量表达式，那么k 将被赋值为零，正如我所料。那么，编译时初始化全局变量会改变初始化的顺序吗？

2) 这是另一个代码片段：

class Base
{
public:
    struct static_constructor
    {
        static_constructor()
        {
             i = 1;
        }
    };
    static static_constructor constructor;
    static int i;
};

Base::static_constructor Base::constructor;
int Base::i = 2;

当Base::constructor被定义时，它的构造函数被调用，并且i = 1被赋值。但是此时Base::i还没有定义，所以，请你解释一下此时发生了什么，为什么Base::i最后等于1？

Answer 1

第一个场景在 [basic.start.init]/2 中有很好的定义：

具有静态存储持续时间 (3.7.1) 或线程存储持续时间 (3.7.2) 的变量应在进行任何其他初始化之前进行零初始化 (8.5)。

不断初始化：

• 如果出现在具有静态或线程存储持续时间的引用的初始化程序中的每个完整表达式（包括隐式转换）都是一个常量表达式 (5.19)，并且该引用绑定到一个左值，该左值指定具有静态存储持续时间的对象或到一个临时的（见 12.2）；
• 如果具有静态或线程存储持续时间的对象由构造函数调用初始化，如果构造函数是 constexpr 构造函数，如果所有构造函数参数都是常量表达式（包括转换），并且如果在函数调用替换 (7.1 .5)，对于非静态数据成员，mem-initializers 和 brace-or-equal-initializers 中的每个构造函数调用和完整表达式都是常量表达式;
• 如果具有静态或线程存储持续时间的对象未通过构造函数调用进行初始化，并且出现在其初始化程序中的每个完整表达式都是常量表达式。

零初始化和常量初始化合称为静态初始化；所有其他初始化都是动态初始化。 静态初始化应在任何动态初始化发生之前执行。 (...)

（强调我的）

这个相当长的段落的结果是

int n = 2;

是静态初始化，而

int k = n;

是动态初始化（因为n不是常量表达式），因此n在k之前初始化，即使它出现在代码的后面。

同样的逻辑也适用于Base::static_constructor 的例子——因为Base::static_constructor 的构造函数不是constexpr，Base::constructor 是动态初始化的，而Base::i 是静态初始化。因此Base::i 的初始化发生在Base::constructor 的初始化之前。

另一方面，第二种情况

int n = func();

将您直接置于未指定行为的领域，并且在 [basic.start.init]/3 中非常明确地提到：

允许实现将具有静态存储持续时间的非局部变量的初始化作为静态初始化，即使这种初始化不需要静态完成，前提是

• 动态版本的初始化不会在初始化之前更改命名空间范围内的任何其他对象的值，并且
• 如果所有不需要静态初始化的变量都被动态初始化，则静态版本的初始化在初始化变量中产生的值与动态初始化产生的值相同。

[注意： 因此，如果对象 obj1 的初始化引用了命名空间范围的对象 obj2，可能需要动态初始化并稍后在同一翻译单元中定义，它未指定所使用的obj2 的值是完全初始化的obj2 的值（因为obj2 是静态初始化的）还是只是零初始化的obj2 的值。例如，

inline double fd() { return 1.0; }
extern double d1;
double d2 = d1;     // unspecified:
                    // may be statically initialized to 0.0 or
                    // dynamically initialized to 0.0 if d1 is
                    // dynamically initialized, or 1.0 otherwise
double d1 = fd();   // may be initialized statically or dynamically to 1.0

--结束注释]