c++ - 带有静态变量的静态方法的重入

Question

最近我的公司开始了从 Visual Studio 2010 升级到 Visual Studio 2015 的过程。我们目前遇到的问题显然源于编译器行为的变化。我们可以构建并运行我们的解决方案，但它似乎死锁了(它似乎只是闲置:CPU 使用率几乎为 0)。

通过调试器，我们发现了一个问题，即单例对象在初始化期间依赖于自身。这是一个极其精简的版本:

#include <iostream>
using namespace std;

struct Singleton
{
    Singleton( int n )
    {
        cout << "Singleton( " << n << " )" << endl;
        cout << Singleton::Instance().mN << endl;
        mN = n;
    }

    static Singleton& Instance()
    {
        static Singleton instance( 5 );
        return instance;
    }

    int mN;
};

int main() {
    cout << Singleton::Instance().mN << endl;
    return 0;
}

当然，在我们的代码中还有很多其他事情在发生，但这段代码表现出与我们在主项目中看到的相同的行为。在 VS2010 中，这会“正常”构建、运行和终止。在 VS2015 中它死锁了。

我还在 ideone.com 上用各种版本的 C++ 尝试过这个，所有这些都重现了死锁行为。这对我来说是行不通的(也不应该行得通)，因为对象不应该依赖于自身。

我更好奇的是，为什么这个在 VS2010 中“有效”？标准对静态变量初始化有什么看法？这只是 VS2010(可能更早)的编译器错误吗？

Answer 1

标准说:

If control enters the declaration concurrently while the [block-scope variable with static or thread storage duration] is being initialized, the concurrent execution shall wait for completion of the initialization. If control re-enters the declaration recursively while the variable is being initialized, the behavior is undefined.

([stmt.dcl]/4)

C++11 的变化是局部静态变量的初始化需要线程安全。标准不允许在初始化期间再次通过声明的递归，并且导致的 UB 在您的情况下表现为死锁——这是完全有道理的，因为第二次通过声明是永远等待第一个完成。

现在，这在 C++03 中也是未定义的行为，但在 C++03 实现中，初始化不需要线程安全，所以可能发生的情况是:在第一次通过声明，设置标志，然后调用构造函数；第二遍看到标志，假设变量已经初始化，然后返回对它的引用。然后初始化完成。

显然，您应该重写代码以避免这种递归初始化。