C++使用extern声明的全局变量初始化全局变量的底层行为疑问

首先明确你的基础认知是对的：extern int y; 确实只是声明，不会生成y的定义，y的唯一定义在file_2.cpp第4行，全程不存在重定义问题。
你遇到的现象本质是C++标准规定的静态初始化顺序未定义问题，底层执行逻辑如下：

全局变量的两个初始化阶段 #

所有静态存储期变量（全局变量属于这类）的初始化会分为两个阶段执行：

• 零初始化阶段：程序被操作系统加载到内存时，所有静态存储期变量占用的内存会被统一清零。此时y对应的内存（由file_2.cpp的定义分配）值已经是0，这个操作发生在任何代码执行之前。
• 动态初始化阶段：执行用户写的初始化表达式给变量赋值。跨翻译单元的动态初始化顺序是完全未指定的，C++标准没有规定不同cpp文件的全局变量初始化先后顺序，完全由编译器、链接器的实现和编译选项决定。

两种输出对应的执行流程 #

你遇到的两种输出完全由动态初始化的顺序决定：

• 当file_2.cpp的动态初始化先执行时：先给x赋值1，再给y赋值1+1=2，之后执行file_1.cpp的z = y +1得到3，最终main里输出y=2、z=3。
• 当file_1.cpp的动态初始化先执行时：此时y还没执行动态初始化，读取到的是零初始化阶段留下的0，所以z =0 +1=1，之后才会执行file_2.cpp的动态初始化把y赋值为2，最终main里输出y=2、z=1。

疑问补充说明 #

不存在file_1.cpp额外定义y的情况：编译file_1.cpp时，编译器识别到y是extern声明，只会生成读取y对应内存地址的指令，不会为y分配内存。初始化z时读取的就是file_2.cpp中y的内存值，只是此时动态初始化还没执行，读到的是零初始化的0而已，也不存在编译阶段直接把y替换成0的优化（编译器编译file_1.cpp时根本不知道y的定义和初始值，没法做这种常量折叠）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者CPPL