Как схема ниже гарантирует, что будет только одно определение объектов cin, cout, ...?

Question

Here вы найдете следующие инструкции в разделе Какой заголовок?:

Наконец, <iostream> обеспечивает восемь стандартных глобальных объектов (CIN, COUT и т.д.). Чтобы сделать это правильно, этот заголовок также содержит содержимое <istream> и <ostream>, но ничего больше. В содержания этого заголовка выглядеть

#include <ostream> 
#include <istream> 

namespace std 
{ 
    extern istream cin; 
    extern ostream cout; 
    .... 

    // this is explained below 
    static ios_base::Init __foo; // not its real name 
} 

Теперь, во время выполнения пенальти упоминалось ранее: глобальные объекты должны быть инициализированы перед любыми из вашего собственного кода используют их; это , гарантированный стандартом. Как и любой другой глобальный объект, они должны быть инициализированы один раз и только один раз. Обычно это делается с конструкцией , подобной приведенной выше, и вложенным классом ios_base :: Init является , указанным в стандарте именно по этой причине.

Как это работает? Поскольку заголовок включен до любого из вашего кода , объект __foo создается до любого из ваших объектов. (Глобальные объекты построены в том порядке, в котором они объявлены, и уничтожены в обратном порядке.) При первом запуске конструктора устанавливаются восемь объектов потока .

Мой вопрос: когда я заголовочный файл <iostream> в нескольких .cpp файлов, как это схема выше гарантий, что будет только один определение объектов cin, cout и т.д ...?

Answer 1

Это на самом деле не гарантирует это. Одна проблема определения решается путем простого определения объектов потока один раз в файле .cpp, который является частью библиотеки. Код в вопросе просто содержит объявление стандартных потоков.

Что является гарантией того, что объекты будут инициализированы перед использованием. Одна проблема с глобальными объектами в C++ заключается в том, что, хотя они являются, инициализируются в порядке внутри каждого .cpp-файла, нам неизвестен порядок, по которому компоновщик будет помещать объекты из отдельных файлов. Это может вызвать проблемы, если один объект пытается использовать другой объект до того, как он будет инициализирован, и мы не знаем точного порядка - см. Static initialization order fiasco.

Один способ обхода, используемый здесь, заключается в размещении объекта Init в заголовке, объявляющем объекты потока. Поскольку вы должны включить заголовок перед использованием потока, мы знаем, что этот объект Init будет находиться в верхней части файла и, следовательно, создан перед другими объектами, которые могут использовать потоки.

Теперь конструктор класса Init отвечает за инициализацию объектов потока. Это нужно сделать рано и только один раз. Точно, как осталось до каждой реализации, но код подсказывает при использовании счетчика, отслеживающего количество созданных объектов (и, по-видимому, рассматривая первый специально) Init.

Это только один из способов сделать это, используя только стандартный язык. Некоторые реализации имеют другие трюки, такие как #pragma или директиву init_priority, чтобы убедить компоновщик поставить код библиотеки перед кодом пользователя. В этом случае он просто работает магией, не используя класс Init.