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面试题:C++中复杂场景下main函数前代码执行顺序探究

假设有多个源文件,每个源文件中都定义了全局变量,并且这些全局变量之间存在依赖关系(例如变量A初始化依赖变量B的值)。请阐述在这种情况下,如何确保main函数前代码执行顺序正确,以避免未定义行为,并举例说明。
45.1万 热度难度
编程语言C++

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面试题答案

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  1. 使用静态初始化顺序
    • 在C++中,全局变量的初始化顺序是未定义的,除非使用静态初始化顺序。一种常见的方法是将这些相关的全局变量定义在同一个源文件中,这样它们的初始化顺序就是按照定义的顺序进行。
    • 例如:
// file1.cpp
#include <iostream>

int B = 10;
int A = B + 5;

int main() {
    std::cout << "A: " << A << std::endl;
    std::cout << "B: " << B << std::endl;
    return 0;
}
  1. 使用函数内静态变量
    • 可以将全局变量的初始化封装到函数内的静态变量中。函数内的静态变量在第一次调用该函数时初始化,并且这种初始化是线程安全的(C++11起)。
    • 例如:
// file1.cpp
#include <iostream>

int& getB() {
    static int B = 10;
    return B;
}

int& getA() {
    static int A = getB() + 5;
    return A;
}

int main() {
    std::cout << "A: " << getA() << std::endl;
    std::cout << "B: " << getB() << std::endl;
    return 0;
}
  1. 使用单例模式(类似函数内静态变量思想)
    • 对于复杂的对象,可以使用单例模式来管理全局对象的初始化。单例模式确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。
    • 例如:
// file1.cpp
#include <iostream>

class B {
public:
    static B& getInstance() {
        static B instance;
        return instance;
    }
    int value = 10;
private:
    B() = default;
    ~B() = default;
    B(const B&) = delete;
    B& operator=(const B&) = delete;
};

class A {
public:
    static A& getInstance() {
        static A instance;
        return instance;
    }
    int value = B::getInstance().value + 5;
private:
    A() = default;
    ~A() = default;
    A(const A&) = delete;
    A& operator=(const A&) = delete;
};

int main() {
    std::cout << "A: " << A::getInstance().value << std::endl;
    std::cout << "B: " << B::getInstance().value << std::endl;
    return 0;
}