调用静态函数时模板化class的静态成员是如何构造的？

Question

我试图更好地理解模板化 classes / 结构中静态成员的初始化。

让我们来看下面的最小示例（在 Coliru 中可用）：

#include <iostream>

struct A {
  int value;
  A(int val) : value{val} { std::cout << "A(" << value << ")\n"; }
};

struct Static {
  static inline A s_a{42};
  
  static void use() {
    std::cout << s_a.value++ << '\n';
    std::cout << s_a.value << '\n';
  }
};

struct User {
   User() {
    Static::use();
  }
};

User s_user{};

int main() {
  return 0;
}

输出是（如我所料）：

A(42)
42
43

现在，我希望能够为不同的类型提供多个版本的 Static，因此我将其转换为模板 (Coliru):

#include <iostream>

struct A {
  int value;
  A(int val) : value{val} { std::cout << "A(" << value << ")\n"; }
};

template<class T>
struct Static {
  static inline A s_a{42};
  
  static void use() {
    std::cout << s_a.value++ << '\n';
    std::cout << s_a.value << '\n';
  }
};

struct User {
   User() {
    Static<int>::use();
  }
};

User s_user{};

int main() {
  return 0;
}

但是输出是

0
1
A(42)

如您所见，A::value 未初始化使用，A 的构造函数在 Static<int>::use 执行后被调用 .

我可以更改 s_a 的定义，因此它专门用于高级：

template<class T> struct Static { static A s_a; // ... }; template<> A Static<int>::s_a{42};

并且它工作正常 (Coliru)。对应的是我必须定义每一个专业化，我想让它尽可能容易使用（因为你可以假设实际代码更复杂）。

所以，我的问题是：

为什么 Static<T>::use() 在它 (s_a) 初始化之前使用 s_a？我可以考虑某种 延迟初始化，直到专门化 （抱歉，不知道它的正确名称），并且 User< 正在调用一个静态函数，不知何故, 与静态属性无关（只是它们在同一个封装中），但我不知道为什么，也不知道标准对此有何评论。

我应该如何更改此代码以获得与非模板版本相同的行为？也就是说，任何 Static<T> 的属性都可以在在调用它们的静态方法之前初始化。

注意：struct A 只是这里的一个最小示例，在我正在处理的项目中，它是一个模板化的 class，它专门基于 Static<T>.

Answer 1

C++ 中的静态初始化是一场噩梦...C++17 的草案 n4659 在 6.6.3 非局部变量的动态初始化中说 [basic.start.dynamic] §1

Dynamic initialization of a non-local variable with static storage duration is unordered if the variable is an implicitly or explicitly instantiated specialization, is partially-ordered if the variable is an inline variable that is not an implicitly or explicitly instantiated specialization, and otherwise is ordered.

当 Static class 未模板化时，您有一个部分排序的初始化来保证 Static::s_a 的初始化发生在 s_user 的初始化之前。但是当你使用模板时，初始化变得无序，实现可以选择它想要的。在我的测试中，gcc 10 给出的结果与您得到的结果相同（s_users 在 Static::s_a 之前初始化），但是 clang 12 给出了相反的顺序...

你很幸运使用了gcc并看到了问题。如果您使用 Clang，您将在开发时继续进行，问题可能会在以后发生。更糟糕的是，我不确定显式实例化是否真的保证了初始化顺序。如果我正确理解了标准，我会说不，无论如何，我绝不会依赖它来制作生产代码。

调用静态函数时模板化class的静态成员是如何构造的？

How are static members of templated class constructed when a static function is called?

c++

static

templates

initialization

c++17