main() 函数执行前，具体会初始化和创建哪些全局变量 ？

背景描述：使用 Objective-C 开发 iOS 或者 MacOS 应用

具体会初始化和创建哪些全局变量 ？

在 iOS 应用程序的启动过程中，初始化和创建全局变量的步骤确实包含了多种类型的全局变量。具体来说，包含以下几种类型：

  1. C 全局变量：

    • 这些变量在程序加载时分配内存并初始化，生命周期与程序运行时一致。

  2. C 静态全局变量：

    • 这些变量与普通全局变量类似，但它们仅在声明它们的文件中可见。

  3. C++ 全局变量：

    • 这些变量在程序加载时分配内存，并调用其构造函数进行初始化。

  4. C++ 静态全局变量：

    • 类似于 C++ 全局变量，但它们仅在声明它们的文件中可见，并在程序加载时调用其构造函数进行初始化。

  5. Objective-C 全局变量：

    • 这些变量在程序加载时分配内存并初始化，生命周期与程序运行时一致。

  6. Objective-C 静态全局变量：

    • 类似于 C 静态全局变量，但用于 Objective-C 类型。

初始化顺序

初始化的顺序依赖于编译器和链接器的实现，但通常遵循以下顺序：

  1. 调用用 attribute((constructor)) 修饰的函数：

    • 这些函数首先被调用，进行早期的初始化操作。

  2. 执行类和 Category 的 +load 方法：

    • 接下来，Objective-C 运行时会执行所有类和 Category 的 +load 方法。

  3. 初始化全局变量：

    • 最后，初始化各种全局变量。这包括：
      • C 和 C++ 全局变量：按定义顺序初始化。
      • C 和 C++ 静态全局变量：按定义顺序初始化，但仅在声明文件中可见。
      • Objective-C 全局变量：与普通全局变量类似，按定义顺序初始化。
      • Objective-C 静态全局变量：按定义顺序初始化，但仅在声明文件中可见。

示例

// C 全局变量
int global_c_variable = 10;// C 静态全局变量
static int static_global_c_variable = 20;// C++ 全局变量
class MyClass {
public:MyClass() { /* 构造函数代码 */ }
};
MyClass global_cpp_variable;// C++ 静态全局变量
static MyClass static_global_cpp_variable;// Objective-C 全局变量
NSString *global_objc_variable = @"Hello";// Objective-C 静态全局变量
static NSString *static_global_objc_variable = @"World";

这些全局变量会在程序启动时依次初始化，确保它们在 main() 函数执行前已经准备就绪。这种初始化顺序和机制确保了应用程序在启动时的稳定性和一致性。

所有全局变量都是在 main() 函数执行前, 初始化和创建的么 ？

在 iOS 应用程序中，绝大多数全局变量确实都是在 main() 函数执行之前初始化和创建的。这包括 C、C++ 和 Objective-C 的全局变量和静态全局变量。这是因为在程序启动过程中，系统会先进行各种加载和初始化操作，以确保在 main() 函数开始执行时，所有需要的资源和状态都已经准备就绪。

全局变量初始化的顺序

  1. 加载可执行文件和动态链接库：

    • 首先加载可执行文件和所有动态链接库，并进行重定位和符号绑定。

  2. 调用 attribute((constructor)) 修饰的函数：

    • 这些函数在动态库加载后立即被调用，执行早期的初始化操作。

  3. 执行 Objective-C 类和 Category 的 +load 方法：

    • 在调用 main() 之前，Objective-C 运行时会调用所有类和 Category 的 +load 方法，进行类级别的初始化。

  4. 初始化全局变量：

    • 在这一步，所有全局变量（包括静态全局变量）都会被初始化。具体来说，包括：
      • C 全局变量和静态全局变量：按照它们在代码中的定义顺序初始化。
      • C++ 全局变量和静态全局变量：在加载时调用它们的构造函数进行初始化。
      • Objective-C 全局变量和静态全局变量：按照定义顺序进行初始化。

特殊情况

虽然上述流程适用于绝大多数情况，但在某些特定场景下，可能会有一些例外：

  1. 懒加载的变量：

    • 某些全局变量可能会被设计为懒加载，即在第一次访问时才进行初始化。这种模式通常用于优化启动性能，减少不必要的初始化开销。

  2. 动态加载的库：

    • 某些动态库可能在 main() 执行之后才会被动态加载和初始化（例如使用 dlopen 动态加载库）。

例子

以下是一个包含各种全局变量的示例：

// C 全局变量
int global_c_variable = 10;// C 静态全局变量
static int static_global_c_variable = 20;// C++ 全局变量
class MyClass {
public:MyClass() { /* 构造函数代码 */ }
};
MyClass global_cpp_variable;// C++ 静态全局变量
static MyClass static_global_cpp_variable;// Objective-C 全局变量
NSString *global_objc_variable = @"Hello";// Objective-C 静态全局变量
static NSString *static_global_objc_variable = @"World";// attribute((constructor)) 修饰的函数
__attribute__((constructor))
void early_initialization() {// 早期初始化代码
}// main 函数
int main(int argc, char * argv[]) {@autoreleasepool {// 程序的主要逻辑return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));}
}

在这个示例中，所有的全局变量都会在 main() 函数执行之前进行初始化。early_initialization 函数会在全局变量初始化之前被调用，用于执行一些早期的初始化逻辑。

总之，大部分全局变量都是在 main() 函数执行之前初始化和创建的，以确保程序在启动时拥有正确的运行环境。

其它的情况，也会在 main() 函数执行前，初始化和创建

下文中变量的定义可能与上方冲突，但这不重要，关注具体的示例就行

在 Objective-C 开发的 iOS 应用中，冷启动时在 main() 函数执行前，系统会创建和初始化以下类型的变量：

1. C 静态全局变量

定义：在 C 语言中声明为 static 的全局变量。
链接范围：具有内部链接，只在声明它的翻译单元内可见。
生命周期：在程序开始时初始化，并在程序结束时销毁。
示例：

// MyGlobal.c
#include <stdio.h>static int myStaticGlobalVariable = 42; // 仅在 MyGlobal.c 内可见__attribute__((constructor))
static void initializeMyGlobal() {printf("Initializing C static global variable\n");
}

2. C 全局变量

定义：在 C 语言中未声明为 static 的全局变量。
链接范围：具有外部链接，可以在多个翻译单元中被引用（通过 extern 声明）。
生命周期：在程序开始时初始化，并在程序结束时销毁。
示例：

// MyGlobal.h
extern int myGlobalVariable;// MyGlobal.c
#include "MyGlobal.h"int myGlobalVariable = 42;__attribute__((constructor))
void initializeMyGlobal() {printf("Initializing C global variable\n");
}

3. C++ 静态全局变量

定义：在 C++ 中声明为 static 的全局变量。
链接范围：具有内部链接，只在声明它的翻译单元内可见。
生命周期：在程序开始时初始化，并在程序结束时销毁。其初始化顺序在同一个翻译单元内是定义的，但跨翻译单元的初始化顺序是未定义的。
示例：

// MyGlobal.cpp
#include <iostream>static int myCppStaticGlobalVariable = 42; // 仅在 MyGlobal.cpp 内可见__attribute__((constructor))
static void initializeMyGlobal() {std::cout << "Initializing C++ static global variable\n";
}

4. C++ 全局变量

定义：在 C++ 中未声明为 static 的全局变量。
链接范围：具有外部链接，可以在多个翻译单元中被引用（通过 extern 声明）。
生命周期：在程序开始时初始化，并在程序结束时销毁。
示例：

// MyGlobal.h
extern int myCppGlobalVariable;// MyGlobal.cpp
#include "MyGlobal.h"int myCppGlobalVariable = 42;__attribute__((constructor))
void initializeMyGlobal() {std::cout << "Initializing C++ global variable\n";
}

5. Objective-C 静态全局变量

定义：在 Objective-C 文件中声明为 static 的全局变量。
链接范围：具有内部链接，只在声明它的翻译单元内可见。
生命周期：在程序开始时初始化，并在程序结束时销毁。
示例：

// MyGlobal.m
#import <Foundation/Foundation.h>static int myObjCStaticGlobalVariable = 42; // 仅在 MyGlobal.m 内可见__attribute__((constructor))
static void initializeMyGlobal() {NSLog(@"Initializing Objective-C static global variable");
}

6. Objective-C 类静态变量

定义：在 Objective-C 类中声明的静态变量。
链接范围：具有内部链接，只在声明它的类内可见。
生命周期：在程序开始时初始化，并在程序结束时销毁。
示例：

// MyClass.h
#import <Foundation/Foundation.h>@interface MyClass : NSObject
+ (void)printStaticVariable;
@end// MyClass.m
#import "MyClass.h"@implementation MyClassstatic int myClassStaticVariable = 42;+ (void)printStaticVariable {NSLog(@"Class static variable: %d", myClassStaticVariable);
}@end

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