为什么用户定义 class 类型的静态和局部变量的合成默认构造函数有不同的行为？

Question

在下面的示例程序中，

为什么用户定义的 class 类型的静态变量和自动变量的输出不同？

/* test.cpp */

/* SalesData Class */
class SalesData {

    public:
        SalesData() = default;
        // other member funcations
    private:
        std::string bookNo;
        unsigned int unitsSold;
        double revenue;

};

/*
 * Prints the SalesData object
 */
std::ostream& print(std::ostream &os, const SalesData &item) {
    os << "ISBN :\'" << item.isbn() << "\', Units Sold :" << item.unitsSold
        << ", Revenue :" << item.revenue << ", Avg. Price :"
        << item.avgPrice() << std::endl;

    return os;
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    SalesData s;
    static SalesData s2;


    print(cout, s);
    print(cout, s2);

    return 0;
}

程序的输出是这样的--

$ ./test
ISBN :'', Units Sold :3417894856, Revenue :4.66042e-310, Avg. Price :1.36352e-319
ISBN :'', Units Sold :0, Revenue :0, Avg. Price :0

静态如何改变合成默认构造函数中的场景？

Answer 1

默认构造函数在 s 和 s2 上具有相同的行为。不同的是，对于static local variables，

Variables declared at block scope with the specifier static or thread_local (since C++11) have static or thread (since C++11) storage duration but are initialized the first time control passes through their declaration (unless their initialization is zero- or constant-initialization, which can be performed before the block is first entered).

大约 zero-initialization:

For every named variable with static or thread-local (since C++11) storage duration that is not subject to constant initialization, before any other initialization.

这意味着s2将首先被零初始化，因为它的数据成员也被零初始化；然后输入 main() 它是通过默认构造函数默认初始化的。

Answer 2

具有静态存储持续时间的变量在其动态初始化阶段之前被零初始化。

unitsSold 和 revenue 是默认初始化的。这使它们未初始化。在静态存储的情况下，先前的零初始化保持不变。在自动存储的情况下，它们具有不确定的值。读取不确定的值会导致程序出现未定义的行为。

Answer 3

案例一

让我们考虑 SalesData s; .

在这种情况下，使用 SalesData 的 默认构造函数 构造名称为 s 的类型 SalesData 的对象。另外，请注意，在这种情况下，变量 s 是 local nonstatic.

下一个是你：

没有使用in-class初始化器来初始化unitsSold和revenue
没有使用构造函数初始化列表来初始化unitsSold和revenue

这 2 个变量持有 不确定值。使用这些未初始化的变量会导致未定义的行为。

这意味着当你写道：

print(cout, s);//this calls print function

在 print 函数体内你有：

os << "ISBN :\'" << item.isbn() << "\', Units Sold :" << item.unitsSold
        << ", Revenue :" << item.revenue << ", Avg. Price :"
        << item.avgPrice() << std::endl; //this is undefined behavior

所以在上面的语句中你使用了未初始化变量unitsSold和revenue，这导致未定义的行为.

Undefined behavior means anything¹ can happen including but not limited to the program giving your expected output. But never rely(or make conclusions based) on the output of a program that has undefined behavior.

这就是您在本例中看到像 3417894856 和 4.66042e-310 这样的数字（垃圾值）的原因。所以不要依赖你的程序的输出，因为它有未定义的行为。

案例二

现在让我们考虑static SalesData s2;

来自 Static local variables' initialization documentation:

Variables declared at block scope with the specifier static or thread_local (since C++11) have static or thread (since C++11) storage duration but are initialized the first time control passes through their declaration (unless their initialization is zero- or constant-initialization, which can be performed before the block is first entered).

现在 zero initialization documentation:

Zero initialization is performed in the following situations:

For every named variable with static or thread-local (since C++11) storage duration that is not subject to constant initialization, before any other initialization.

这里是最相关的部分：

零初始化的效果是：

If T is an non-union class type, all base classes and non-static data members are zero-initialized, and all padding is initialized to zero bits. The constructors, if any, are ignored.

让我们将上面引用的这些语句应用到您的示例中 static SalesData s2;

在这种情况下，变量 s2 是一个 本地静态变量 。这里发生了两件事：

变量s2初始化为零。这意味着它的所有非静态数据成员如 unitsSold 和 revenue 都根据上面引用的语句设置为 0。这就是为什么在这种情况下输出数字都是 0 而不是 一些垃圾值的原因。

接下来使用默认构造函数.
默认初始化变量s2

^{¹有关未定义行为的更技术准确的定义，请参阅 this 其中提到：没有对程序行为的限制.}

为什么用户定义 class 类型的静态和局部变量的合成默认构造函数有不同的行为？

Why different behaviour of synthesized default constructor for static and local variable of user defined class type?

c++

c++11

c++17

案例一

案例二