Определить статический порядок инициализации после компиляции?

В С++ я знаю, что компилятор может выбрать инициализацию статических объектов в любом порядке, который он выбирает (с учетом нескольких ограничений), и что в общем случае вы не можете выбрать или определить статический порядок инициализации.

Однако, как только программа была скомпилирована, компилятор должен был принять решение о том, в каком порядке инициализировать эти объекты. Есть ли способ определить из компилируемой программы с помощью отладочных символов в каком порядке статические конструкторы будут вызваны?

Контекст таков: у меня есть значительная программа, которая внезапно прервана перед main(), когда она построена под новой инструментальной цепочкой. Либо это статическая проблема с порядком инициализации, либо что-то не так с одной из библиотек, которые она загружает. Однако, когда я отлаживаю с помощью gdb, местоположение сбоя просто сообщается как необработанный адрес без какой-либо символической информации или обратной линии. Я хотел бы решить, какая из этих двух проблем заключается в размещении точки останова в конструкторе самого первого статически инициализированного объекта, но я не знаю, как определить, какой именно объект.

ОТВЕТЫ

Ответ 1

Мэтью Уилсон дает способ ответить на этот вопрос в в этом разделе (требуется подписка на подписку на Safari Books) Imperfect С++. (Кстати, хорошая книга). Подводя итог, он создает заголовок CUTrace.h, который создает статический экземпляр класса, который печатает имя файла исходного файла (используя нестандартный макрос препроцессора __BASE_FILE__) при создании, затем он включает CUTrace.h в каждый исходный файл.

Для этого требуется перекомпиляция, но #include "CUTrace.h" можно легко добавить и удалить с помощью script, поэтому его не следует устанавливать слишком сложно.

Ответ 2

В g++ в Linux статический конструктор и порядок деструкторов определяются указателями функций в разделах .ctors и .dtors. Обратите внимание, что при наличии достаточной отладки вы можете получить обратную трассировку:

(gdb) bt
#0  0xb7fe3402 in __kernel_vsyscall ()
#1  0xb7d59680 in *__GI_raise (sig=6)
    at ../nptl/sysdeps/unix/sysv/linux/raise.c:64
#2  0xb7d5cd68 in *__GI_abort () at abort.c:88
#3  0x08048477 in foo::foo() ()
#4  0x0804844e in __static_initialization_and_destruction_0(int, int) ()
#5  0x0804846a in global constructors keyed to foo_inst ()
#6  0x0804850d in __do_global_ctors_aux ()
#7  0x08048318 in _init ()
#8  0x080484a9 in __libc_csu_init ()
#9  0xb7d4470c in __libc_start_main (main=0x8048414 <main>, argc=1,
    ubp_av=0xbfffcbc4, init=0x8048490 <__libc_csu_init>,
    fini=0x8048480 <__libc_csu_fini>, rtld_fini=0xb7ff2820 <_dl_fini>,
    stack_end=0xbfffcbbc) at libc-start.c:181
#10 0x08048381 in _start () at ../sysdeps/i386/elf/start.S:119

Это с отладочными символами для libc и libstdС++. Как вы можете видеть, авария произошла в конструкторе foo:: foo() для статического объекта foo_inst.

Если вы хотите вступить в процесс инициализации, вы можете установить точку останова на __do_global_ctors_aux и выполнить свою разборку, я полагаю. Или просто подождите, пока он сработает, чтобы получить обратную трассировку, как показано выше.

Ответ 3

Не могли бы вы инициализировать фиктивные переменные в статическом пространстве и поставить точки останова на эти вызовы функций?

extern "C" int breakOnMe () { return 0 };

int break1 = breakOnMe ();
float pi = 3.1415;
int break2 = breakOnMe ();
myClass x = myClass (1, 2, 3);

Затем в gdb запустите break breakOnMe перед выполнением программы. Это должно сделать gdb pause перед каждым из статических инициализаций.

Я думаю, что это должно сработать. Я немного ржавый на gdbbing.

Ответ 4

Вы можете найти порядок инициализации TU, используя шаблоны, выделенные этим question. Это требует небольшого изменения кода для каждого из интересующих вас модулей:

// order.h
//

#ifndef INCLUDED_ORDER
#define INCLUDED_ORDER

#include <iostream>

inline int showCountAndFile (const char * file)
{
  static int cnt = 0;
  std::cout << file << ": " << cnt << std::endl;
  ++cnt;
  return cnt;
}

template <int & i>
class A {
  static int j;
};

template <int & i>
int A<i>::j = showCountAndFile (SRC_FILE);

namespace
{
  int dummyGlobal;
}
template class A<dummyGlobal>;

#endif

Основная идея заключается в том, что каждый TU будет иметь уникальный уникальный адрес для dummyGlobal, и поэтому шаблон будет иметь разные экземпляры в каждом TU. Инициализация статического члена приводит к вызову "showCountAndFile", который затем выводит SRC_FILE (установленный в TU) и текущее значение cnt, которое будет поэтому показывать порядок.

Вы использовали бы его следующим образом:

static const char * SRC_FILE=__FILE__;
#include "order.h"

int main ()
{
}

Ответ 6

На самом деле, используя Singletons, вы можете эффективно контролировать порядок инициализации глобальных/статических объектов на С++.

Например, скажем, что у вас есть:

class Abc
{
public:
    void foo();
};

и соответствующий объект, определенный в глобальной области:

Abc abc;

Тогда у вас есть класс:

class Def
{
public:
    Def()
    {
        abc.foo();
    }
};

который также имеет объект, определенный в глобальной области:

Def def;

В этой ситуации у вас нет контроля над порядком инициализации, и если def сначала инициализируется, тогда, скорее всего, ваша программа выйдет из строя, потому что она вызывает метод foo() на Abc, который еще не был инициализирован.

Решение состоит в том, чтобы иметь функцию в глобальном масштабе, сделать что-то вроде этого:

Abc& abc()
{
    static Abc a;
    return a;
}

а затем Def будет выглядеть примерно так:

class Def
{
public:
    Def()
    {
        abc().foo();
    }
};

Таким образом, abc всегда будет инициализирован до его использования, потому что это произойдет во время первого вызова функции abc(). Аналогично, вы должны сделать то же самое с глобальным объектом Def, чтобы он не имел никаких неожиданных зависимостей инициализации.

Def& def()
{
    static Def d;
    return d;
}

Если вам нужно строго контролировать порядок инициализации в дополнение к простому обеспечению того, чтобы все было инициализировано до его использования, поместите все глобальные объекты в глобальный синглтон следующим образом.

struct Global
{
    Abc abc;
    Def def;
};

Global& global()
{
    static Global g;
    return g;
}

И сделайте ссылки на эти элементы следующим образом:

//..some code
global().abc.foo();
//..more code here
global().def.bar();

Независимо от того, кто первым получает вызовы, правила инициализации члена С++ гарантируют, что объекты abc и def инициализируются в том порядке, в котором они определены в глобальном классе.