全局变量什么时候会导出到可执行文件？

Question

假设我有一个包含两个文件的库（共享或静态）：

lib.h

和

lib.cpp

。

lib.h

：

#pragma once

struct Trigger {
  struct TriggerImpl{
    TriggerImpl();
  };
  inline static TriggerImpl trigger;
};

lib.cpp

：

#include "lib.h"
#include <iostream>

struct LogConsole {
  LogConsole() { std::cout << "LogConsole constructor" << std::endl; };
};

LogConsole log_console;

Trigger::TriggerImpl::TriggerImpl() {
  std::cout << "Trigger constructor" << std::endl;
}

然后我将库链接到可执行文件。

main.cpp

：

#include <iostream>
// #include "lib.h" ///< uncomment this line and you will get different result!!!

int main() {
  std::cout << "Done." << std::endl;
  return 0;
}

使用静态链接（例如 CMake

target_link_library(... STATIC ...)

），您将得到：

Done.

通过动态链接（例如 CMake

target_link_library(... SHARED ...)

），您将得到：

Trigger constructor
LogConsole constructor
Done.

但是，如果取消注释

#include

行并使用静态链接，您将得到：

Trigger constructor
LogConsole constructor
Done.

我的问题是：

1. 为什么动态链接和静态链接会（或不会）调用全局变量的构造函数？

2. 我可以理解，包含header会初始化

   trigger

   ，但是为什么

   log_console

   也会被初始化呢？编译器/链接器的内部机制是什么？

可能的相关链接是：

1. 语言联动

2. 存储时间

但我认为这可能是某些特定工具链的“功能”（我正在使用的是：

gcc 14.1.1

在我的带有 Manjaro Linux 的 x64 桌面上）。

Answer 1

当且仅当

trigger

 实际上链接到流程中时，

log_console 和 lib.cpp

 都会被初始化。

当您将

lib.cpp

 构建到共享库中，并将主可执行文件直接与该共享库链接时，动态加载器会将共享库加载到您的进程中并对其进行初始化（在可执行文件的第一条指令运行之前）。

当您将

lib.cpp

 构建到存档库中时，会发生什么取决于静态链接器是否选择 

lib.o

 到链接中。

链接器只会选择

lib.o

 进入链接 

if 有某种原因这样做。请参阅这篇文章了解完整详细信息。

当您

#include "lib.h"

 时，确实存在从 

main.o

 到 

lib.o

 的引用，并且链接器将 

lib.o

 拉入主可执行文件中。

当您注释掉

// #include "lib.h"

 时，

main.o 中没有 nothing

，这表明链接器需要 

lib.o

，因此它会跳过该对象。

您可以观察实际情况：

将
• #inlude

   注释掉，

  g++ main.cpp

   将成功生成主二进制文件

如果添加了
• #include

   注释，相同的命令将会失败并出现未解决的 

  trigger

  。

您还可以检查这两种情况的

nm main.o

 并观察到 

#include

 存在未解析的 

trigger

 符号，而注释掉后则没有。

附注仅当

lib.o

 位于存档库中时，链接器才会决定是否将 

lib.o

 链接到二进制文件中。如果 

lib.o

 或 

lib.cpp

 直接在命令行上列出，则链接器没有选择（这就是为什么 selbie 的实验未能重现观察到的行为）。