解决初始化顺序：

Question

我们遇到了static initialization order fiasco的一些问题，我正在寻找方法来梳理一大堆代码来查找可能的事件。有关如何有效地做到这一点的任何建议？

编辑：关于如何解决静态初始化顺序问题，我得到了一些很好的答案，但这不是我的问题。我想知道如何查找受此问题影响的对象。在这方面，Evan的答案似乎是迄今为止最好的答案;我不认为我们可以使用valgrind，但我们可能有可以执行类似功能的内存分析工具。只有在给定构建的初始化顺序错误的情况下才能捕获问题，并且顺序可以随每个构建而改变。也许有一个静态分析工具可以捕捉到这一点。我们的平台是在AIX上运行的IBM XLC / C ++编译器。

Answer 1

解决初始化顺序：

首先，这只是一个临时的解决办法，因为你有全局变量，你试图摆脱，但还没有时间（你最终会摆脱它们不是吗？： - ）

class A
{
    public:
        // Get the global instance abc
        static A& getInstance_abc()  // return a reference
        {
            static A instance_abc;
            return instance_abc;
        }
};

这将保证它在首次使用时初始化并在应用程序终止时销毁。

多线程问题：

C ++ 11 保证这是线程安全的：

§6.7[stmt.dcl] p4
如果控件在初始化变量时同时进入声明，则并发执行应等待初始化完成。

但是，C ++ 03确实不正式保证静态函数对象的构造是线程安全的。因此从技术上讲，getInstance_XXX()方法必须受到关键部分的保护。从好的方面来说，gcc有一个显式的补丁作为编译器的一部分，它保证每个静态函数对象只有在线程存在的情况下才会初始化一次。

请注意：不要使用double checked locking pattern尝试避免锁定费用。这在C ++ 03中不起作用。

创建问题：

在创建时，没有任何问题，因为我们保证在使用之前创建它。

销毁问题：

在销毁对象后存在访问对象的潜在问题。只有从另一个全局变量的析构函数访问对象时才会发生这种情况（通过全局，我指的是任何非本地静态变量）。

解决方法是确保强制销毁命令请记住，破坏的顺序与构造顺序完全相反。因此，如果您在析构函数中访问该对象，则必须保证该对象尚未被销毁。为此，您必须保证在构造调用对象之前完全构造对象。

class B
{
    public:
        static B& getInstance_Bglob;
        {
            static B instance_Bglob;
            return instance_Bglob;;
        }

        ~B()
        {
             A::getInstance_abc().doSomthing();
             // The object abc is accessed from the destructor.
             // Potential problem.
             // You must guarantee that abc is destroyed after this object.
             // To guarantee this you must make sure it is constructed first.
             // To do this just access the object from the constructor.
        }

        B()
        {
            A::getInstance_abc();
            // abc is now fully constructed.
            // This means it was constructed before this object.
            // This means it will be destroyed after this object.
            // This means it is safe to use from the destructor.
        }
};

Answer 2

我刚写了一些代码来追踪这个问题。我们有一个很好的大小代码库（1000多个文件）在Windows / VC ++ 2005上运行正常，但在Solaris / gcc上启动时崩溃了。我写了以下.h文件：

#ifndef FIASCO_H
#define FIASCO_H

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// [WS 2010-07-30] Detect the infamous "Static initialization order fiasco"
// email warrenstevens --> [initials]@[firstnamelastname].com 
// read --> http://www.parashift.com/c++-faq-lite/ctors.html#faq-10.12 if you haven't suffered
// To enable this feature --> define E-N-A-B-L-E-_-F-I-A-S-C-O-_-F-I-N-D-E-R, rebuild, and run
#define ENABLE_FIASCO_FINDER
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#ifdef ENABLE_FIASCO_FINDER

#include <iostream>
#include <fstream>

inline bool WriteFiasco(const std::string& fileName)
{
    static int counter = 0;
    ++counter;

    std::ofstream file;
    file.open("FiascoFinder.txt", std::ios::out | std::ios::app);
    file << "Starting to initialize file - number: [" << counter << "] filename: [" << fileName.c_str() << "]" << std::endl;
    file.flush();
    file.close();
    return true;
}

// [WS 2010-07-30] If you get a name collision on the following line, your usage is likely incorrect
#define FIASCO_FINDER static const bool g_psuedoUniqueName = WriteFiasco(__FILE__);

#else // ENABLE_FIASCO_FINDER
// do nothing
#define FIASCO_FINDER

#endif // ENABLE_FIASCO_FINDER

#endif //FIASCO_H

在解决方案中的每个 .cpp文件中，我添加了这个：

#include "PreCompiledHeader.h" // (which #include's the above file)
FIASCO_FINDER
#include "RegularIncludeOne.h"
#include "RegularIncludeTwo.h"

运行应用程序时，您将获得如下输出文件：

Starting to initialize file - number: [1] filename: [p:\\OneFile.cpp]
Starting to initialize file - number: [2] filename: [p:\\SecondFile.cpp]
Starting to initialize file - number: [3] filename: [p:\\ThirdFile.cpp]

如果您遇到崩溃，罪魁祸首应该在列出的最后一个.cpp文件中。至少，这将为您提供一个设置断点的好地方，因为此代码应该是要执行的代码的绝对优先（之后您可以单步执行代码并查看所有正在初始化的全局变量。）

备注：

将“FIASCO_FINDER”宏放在尽可能靠近文件顶部的位置非常重要。如果你把它放在其他一些#includes之下，你就会在识别你所在的文件之前冒着崩溃的风险。

如果您正在使用Visual Studio和预编译的标头，则可以使用“查找和替换”快速将此额外宏行添加到.cpp文件的所有文件中使用相同文本和FIASCO_FINDER行替换现有#include“precompiledheader.h”的对话框（如果勾选“正则表达式，则可以使用”\ n“插入多行替换文本）

Answer 3

根据编译器的不同，您可以在构造函数初始化代码中放置断点。在Visual C ++中，这是_initterm函数，它给出了要调用的函数列表的开始和结束指针。

然后单步执行每个函数以获取文件和函数名称（假设您已使用调试信息编译）。获得名称后，请退出该功能（返回_initterm）并继续，直到_initterm退出。

这为您提供了所有静态初始值设定项，而不仅仅是代码中的静态初始值设定项 - 这是获取详尽列表的最简单方法。您可以过滤掉您无法控制的那些（例如第三方库中的那些）。

该理论适用于其他编译器，但函数名称和调试器的功能可能会发生变化。

Answer 4

也许使用valgrind来查找未初始化内存的用法。 “静态初始化顺序惨败”最好的解决方案是使用一个静态函数，它返回一个对象的实例，如下所示：

class A {
public:
    static X &getStatic() { static X my_static; return my_static; }
};

这样你通过调用getStatic访问你的静态对象，这将保证它在第一次使用时被初始化。

如果您需要担心去初始化的顺序，请返回一个new'd对象而不是静态分配的对象。

编辑：删除了冗余的静态对象，我不知道为什么但是我在原始示例中混合并匹配了两种静态方法。

Answer 5

有一些代码基本上“初始化”由编译器生成的C ++。当时查找此代码/调用堆栈的一种简单方法是创建一个静态对象，其中包含在构造函数中取消引用NULL的内容 - 在调试器中中断并探索一下。 MSVC编译器设置一个函数指针表，迭代用于静态初始化。您应该能够访问此表并确定程序中发生的所有静态初始化。

Answer 6

我们遇到了的一些问题 静态初始化命令fiasco， 我正在寻找梳理方法 通过大量代码查找 可能发生的事件。任何建议 如何有效地做到这一点？

这不是一个微不足道的问题，但如果你有一个易于解析的代码中间格式表示，至少它可以按照相当简单的步骤完成。

1）找到所有具有非平凡构造函数的全局变量并将它们放在一个列表中。

2）对于这些非平凡构造的对象中的每一个，生成由其构造函数调用的整个势函数树。

3）遍历非平凡构造函数树，如果代码引用任何其他非平凡构造的全局变量（在第一步中生成的列表中非常方便），则您有一个潜在的早期静态 - 初始化顺序问题。

4）重复步骤2＆amp; 3，直到您用尽了步骤1中生成的列表。

注意：如果你有一个类的多个全局变量，你可以通过每个对象类访问一次potential-function-tree而不是每个全局实例一次来优化它。

Answer 7

使用全局函数替换所有全局对象，这些函数返回对函数中声明为static的对象的引用。这不是线程安全的，因此如果您的应用程序是多线程的，您可能需要一些技巧，如pthread_once或全局锁定。这将确保在使用之前对所有内容进行初始化。

现在，要么你的程序工作（欢呼！），要么它处于无限循环中，因为你有一个循环依赖（需要重新设计），否则你继续下一个bug。

Answer 8

您需要做的第一件事是列出所有具有非平凡构造函数的静态对象。

鉴于此，您需要一次插入一个，或者只是用单例模式对象替换它们。

单身模式引起了很多批评，但是懒惰的“按需”结构是解决现在和未来大部分问题的一种相当简单的方法。

...老

MyObject myObject

...新

MyObject &myObject()
{
  static MyObject myActualObject;
  return myActualObject;
}

当然，如果您的应用程序是多线程的，这可能会导致您遇到的问题比您最初的问题更多......

Answer 9

Gimpel Software（www.gimpel.com）声称他们的PC-Lint / FlexeLint静态分析工具将检测到这些问题。

我对他们的工具有很好的经验，但没有这个特定的问题，所以我不能保证他们会有多大帮助。

Answer 10

其中一些答案现在已过时。为了像我这样的人来自搜索引擎：

在Linux和其他地方，可以通过Google的AddressSanitizer查找此问题的实例。

AddressSanitizer是LLVM的一部分，从3.1版开始，并且从4.8版开始的GCC的一部分

然后您将执行以下操作：

$ g++ -fsanitize=address -g staticA.C staticB.C staticC.C -o static 
$ ASAN_OPTIONS=check_initialization_order=true:strict_init_order=true ./static 
=================================================================
==32208==ERROR: AddressSanitizer: initialization-order-fiasco on address ... at ...
    #0 0x400f96 in firstClass::getValue() staticC.C:13
    #1 0x400de1 in secondClass::secondClass() staticB.C:7
    ...

有关更多详细信息，请参见此处： https://github.com/google/sanitizers/wiki/AddressSanitizerInitializationOrderFiasco

Answer 11

如果你的项目在Visual Studio中（我用VC ++ Express 2005和Visual Studio 2008 Pro尝试过这个）：

打开课堂视图（主菜单 - ＆gt;视图 - ＆gt;课堂视图）
展开解决方案中的每个项目，然后单击“全局函数和变量”

这应该为你提供一个体面的列表，列出所有受 the fiasco 影响的全局变量。

最后，更好的方法是尝试从项目中删除这些对象（有时说起来容易做起来难。）

Answer 12

其他答案都是正确的，我只是想补充说，对象的getter应该在.cpp文件中实现，它不应该是静态的。如果您在头文件中实现它，那么将在您从....调用它的每个库/框架中创建该对象。

查找C ++静态初始化顺序问题

12 个答案:

解决初始化顺序：

多线程问题：

创建问题：

销毁问题：