Объекты не созданы, когда они должны быть

Question

В настоящее время я делаю относительно небольшой проект в Qt. Есть 2 object s и 2 vector s, которые должны быть доступны на протяжении всей жизни программы. Поэтому для этого я сделал 4 объявления в соответствующих заголовочных файлах, пометил их extern и определил их в MainWindow.cpp, где я использую их в первый раз.
Однако ошибка при запуске std::out_of_range возникает, когда создается один из объектов. После долгой сессии отладки я наконец-то нашел причину и источник ошибки:

mainwindow.cpp

#include "task.h" //Vectors; Works 
#include "date.h" //Error 
#include "db.h" //Works 

std::vector<Task> task_vec; //extern from task.h 
std::vector<Group> group_vec; //extern from task.h 
Date date; //extern from date.h <- Error when instantinating this one 
Database db; //extern from db.h 

MainWindow::MainWindow(){//...} 
//date and db objects are used in this file 

date.cpp

#include "date.h" //it has "consants.h" included in it 

//..Stuff 
Date::Date() 
{ 
    //Use const int variable from "constants.h" 
    year = constants::START_YEAR; //Works, START_YEAR is initialized 
    year_count = constants::YEAR_COUNT //Works aswell 
    Month month(m, y); 
} 
Month::Month(int month, int year) 
{ 
    //Use const std::map<QString, std::pair<int,int>> from "constants.h" 
    day_count = constants::MONTH_DAY_MAP_LY.at(0).second //ERROR, MONTH_DAY_MAP_LY is not initialized 
} 

constants.h

namespace constants { 
const int START_YEAR = 2016; 
const int YEAR_COUNT = 83; 

const QList<QString> MONTH { "January", "February", "March", 
     "April", "May", "June", "July", "August", "September", "October", "November", "December"}; 

const std::map<QString, std::pair<int, int>> MONTH_DAY_MAP{ 
    {MONTH[0], std::make_pair(0, 31)}, {MONTH[1], std::make_pair(1, 28)}, {MONTH[2], std::make_pair(2, 31)}, 
    {MONTH[3], std::make_pair(3, 30)}, {MONTH[4], std::make_pair(4, 31)}, {MONTH[5], std::make_pair(5, 30)}, 
    {MONTH[6], std::make_pair(6, 31)}, {MONTH[7], std::make_pair(7, 31)}, {MONTH[8], std::make_pair(8, 30)}, 
    {MONTH[9], std::make_pair(9, 31)}, {MONTH[10], std::make_pair(10, 30)}, {MONTH[11], std::make_pair(11, 31)} 
}; 
const std::map<QString, std::pair<int, int>> MONTH_DAY_MAP_LY { 
    {MONTH[0], std::make_pair(0, 31)}, {MONTH[1], std::make_pair(1, 29)}, {MONTH[2], std::make_pair(2, 31)}, 
    {MONTH[3], std::make_pair(3, 30)}, {MONTH[4], std::make_pair(4, 31)}, {MONTH[5], std::make_pair(5, 30)}, 
    {MONTH[6], std::make_pair(6, 31)}, {MONTH[7], std::make_pair(7, 31)}, {MONTH[8], std::make_pair(8, 30)}, 
    {MONTH[9], std::make_pair(9, 31)}, {MONTH[10], std::make_pair(10, 30)}, {MONTH[11], std::make_pair(11, 31)} 
}; 
} 

Я понятия не имею, почему. Если инициализированы START_YEAR и YEAR_COUNT, то остальная часть заголовка должна быть также, верно?
Вот где я объявить EXTERN объект:

date.h

//...Stuff 
class Date 
{ 
public: 
    Date(); 

    Year& operator[](int); 

private: 
    std::array<Year, constants::YEAR_COUNT> date_arr; 
} extern date; 

Answer 1

date.cpp включает в себя constants.h, который объявляет MONTH_DAY_MAP и MONTH_DAY_MAP_LY глобальные объекты; поэтому эти глобальные объекты определены в блоке перевода date.cpp.

mainwindow.cpp объявляет о своих четырех глобальных объектах. Он создает объект Date. Конструктор Date вызывает конструктор Month, который ссылается на объекты с глобальным охватом от блока перевода date.cpp.

Проблема в том, что C++ не указывает относительный порядок инициализации объектов с глобальной областью в разных единицах перевода. Глобальные объекты из разных единиц перевода могут быть инициализированы во время выполнения в любом порядке.

В этом случае при создании объектов глобальной области mainwindow.cpp объекты глобальной облачностиеще не построены, и доступ к ним приводит к неопределенному поведению и сбою.

Существуют различные решения и способы борьбы с этим static initialization order fiasco. Вы должны найти много материала для изучения и изучения в Google.

Answer 2

У вас есть несколько проблем.

Вы нарушаете one definition rule. constants.h определяет переменные, которые определяются в каждой единицы перевода, которая включает этот файл. Эти константы должны быть либо определены в анонимном пространстве имен, либо объявили в заголовке, но определил в файле .cpp. Целочисленные константы могут быть объявлены static: их можно затем использовать в контексте постоянного выражения, даже если определение отсутствует.

Глобальные переменные будут страдать от неопределенного порядка инициализации между несколькими единицами перевода. Если у любого из них есть взаимозависимости, даже неявные, вы в конечном итоге будете использовать неинициализированные данные. Так что не делай этого. Вместо этого используйте dependency injection и рассмотрите современную легковесную схему инъекции зависимостей, например, boost.DI.

У вас есть несоответствие между местоположением определения и объявлением глобальных переменных. Это не приводит к неопределенному поведению, но жизнь разработчика сложнее без причины. Если task_vec объявлено в task.h, то оно должно быть определено в task.cpp. В противном случае вы, вероятно, тщательно перепутаете себя и любых сопровождающих, работающих над вашим проектом.