Nifty counter.
完美一点的解决方案是 Nifty counter, 现在 GCC 采用的就是这个做法[3]。假设现在需要被别处引用的全局变量为 x, Nifty counter 的原理是通过头文件引用，在所有需要引用 x 的地方都增加一个 static 全局变量，然后在该 static 变量的构造函数里初始化我们所需要引用的全局变量 x，在其析构函数里再清理 x，示例如下：
// global.h #ifndef _global_h_ #define _global_h_ extern X x; class initializer { public: initializer() { if (s_counter_++ == 0) init(); } ~initializer() { if (--s_counter_ == 0) clean(); } private: void init(); void clean(); static int s_counter_; }; static initializer s_init_val; #endif 相应的 cpp 文件： // global.cpp #include "global.h" static X x; int initializer::s_counter_ = 0; void initializer::init() { new(&x) X; } void initializer::clean() { (&x)->~X(); } |
代码比较直白，所有需要引用 x 的地方都需要引用 global.h 这个头文件，而一旦引入了该头文件，就一定会引入 initializer 类型的一个静态变量 s_init_val, 因此虽然不同编译单元间的初始化顺序不确定，但他们都肯定包含有 s_init_val，因此我们可以在 s_init_val 的构造函数里加入对 x 的初始化操作，只有在第一个 s_init_val 被构造时才初始化 x 变量，这可以通过 initializer 的类静态变量来实现，因为 s_counter_ 的初始化是静态初始化，能保证在程序加载后就完成了。
初始化 x 用到了 placement new 的技巧，至于析构，那就是简单粗暴地直接调用析构函数了，这一段代码里的技巧也许有些难看，但都是合法的，当然，同时还有些问题待解决：
首先，因为 x 是复杂类型的变量，它有自己的构造函数，init() 函数初始化 x 之后，程序初始化 x 所在的编译单元时，x 的构造函数还会被再调用一次，同理 x 析构函数也会被调用两次，这显然很容易引起问题，解决的方法是把 x 改为引用：
// global.cpp #include "global.h" static char g_dummy[sizeof(X)]; static X& x = reinterpret_cast<X&>(g_dummy); int initializer::s_counter_ = 0; void initializer::init() { new(&x) X; } void initializer::clean() { (&x)->~X(); } |
其中 static X& x = reinterpret_cast<X&>(g_dummy); 这一行是静态初始化，因为 g_dummy 是编译时就确定了的，而 x 只是一个强制转化而来的引用，编译器不会生成调用 x 构造函数和析构函数的代码。通过上面的修改，这个方案已经比较完美了，但遗憾的是它也不是 100% 正确的，这个方案能正确工作的前提是：所有引用 x 的地方都会 include 头文件 global.h，但如果某一个全局变量 y 的初始化函数里没有直接引用 x, 而是间接调用了另一个函数 foo，而 foo 里引用了 x，此时就可能出错了，因为 y 所在的编译单元里并没有直接引用 x，因此很有可能就没有 include 头文件 global.h，那么 y 的初始化就很有可能在 x 之前。。。
这个问题在 gcc c++ 的标准库里也没有得到解决，有兴趣的可以看看这个讨论。
