问函数内部的静态变量是如何工作的？
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Stack Overflow用户

提问于 2011-10-12 13:23:16

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在以下代码中：

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

变量n仅在第一次调用函数时实例化一次。

应该有一个标志或其他东西，以便它只初始化变量一次。我试着查看从gcc那里生成的汇编代码，但没有任何线索。

编译器是如何处理这个问题的？

c++

compiler-construction

static

回答 3

Stack Overflow用户

回答已采纳

发布于 2011-10-12 13:30:43

当然，这是特定于编译器的。

在生成的程序集中看不到任何检查的原因是，由于n是一个int变量，g++只是将其视为一个预初始化为5的全局变量。

让我们看看如果我们对std::string执行同样的操作会发生什么

#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注释标记的那一行是条件跳转指令，如果变量已经指向一个有效的对象，它会跳过构造。

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Stack Overflow用户

发布于 2011-10-12 13:26:42

这完全取决于实现；语言标准没有说明这一点。

在实践中，编译器通常会在某处包含一个隐藏的标志变量，用于指示静态变量是否已被实例化。静态变量和标志可能在程序的静态存储区(例如，数据段，而不是堆栈段)，而不是在函数作用域内存中，因此您可能需要在程序集中查找。(由于显而易见的原因，该变量不能放在调用堆栈中，因此它实际上就像一个全局变量。“静态分配”实际上涵盖了所有类型的静态变量！)

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，您甚至可能不需要标志，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。与C++03相比，在C++11中应该能够更好地利用这一点，这要归功于常量表达式的更广泛可用性。

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