c++ linux双重销毁静态变量。链接符号重叠

Question

环境:linux x64，编译器gcc 4.x

项目结构如下:

static library "slib"
-- inside this library, there is static object "sobj"

dynamic library "dlib"
-- links statically "slib"

executable "exe":
-- links "slib" statically
-- links "dlib" dynamically

在程序结束时，“sobj”被破坏了两次。这种行为是预期的，但它在相同的内存地址被破坏了两次，即析构函数中的相同“this” - 结果存在双重破坏问题。我认为这是由于某些符号重叠。

该冲突的解决方案是什么？也许一些链接选项？

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这里是测试用例:

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main_exe.cpp

#include <cstdlib>

#include "static_lib.h"
#include "dynamic_lib.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    stat_useStatic();
    din_useStatic();
    return EXIT_SUCCESS;
}

---

static_lib.h

#ifndef STATIC_LIB_H
#define STATIC_LIB_H

#include <cstdio>

void stat_useStatic();
struct CTest
{
    CTest(): status(isAlive)
    {
        printf("CTest() this=%d\n",this);
    }
    ~CTest()
    {
        printf("~CTest() this=%d, %s\n",this,status==isAlive?"is Alive":"is Dead");
        status=isDead;
    }
    void use()
    {
        printf("use\n");
    }
    static const int isAlive=12385423;
    static const int isDead=6543421;
    int status;

    static CTest test;
};

#endif

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static_lib.cpp

#include "static_lib.h"

CTest CTest::test;

void stat_useStatic()
{
    CTest::test.use();
}

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dynamic_lib.h

#ifndef DYNAMIC_LIB_H
#define DYNAMIC_LIB_H

#include "static_lib.h"

#ifdef WIN32
#define DLLExport __declspec(dllexport)
#else
#define DLLExport 
#endif
DLLExport void din_useStatic();


#endif

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dynamic_lib.cpp

#include "dynamic_lib.h"

DLLExport void din_useStatic()
{
    CTest::test.use();
}

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CMakeLists.txt

project( StaticProblem )
cmake_minimum_required(VERSION 2.6)
if(WIN32)
else(WIN32)
    ADD_DEFINITIONS(-fPIC)
endif(WIN32)

ADD_LIBRARY( static_lib  STATIC static_lib.cpp static_lib.h)

ADD_LIBRARY( dynamic_lib SHARED dynamic_lib.cpp dynamic_lib.h)
TARGET_LINK_LIBRARIES( dynamic_lib static_lib )

ADD_EXECUTABLE( main_exe main_exe.cpp )
TARGET_LINK_LIBRARIES( main_exe static_lib dynamic_lib )

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该示例在 Windows 上运行正常，但在 linux 上 - 存在问题。由于它在 Windows 上运行良好，解决方案应该像更改一些链接选项或类似的东西，但不更改项目结构或不使用静态变量。

输出:

window

CTest() this=268472624
CTest() this=4231488
use
use
~CTest() this=4231488, is Alive
~CTest() this=268472624, is Alive

Linux

CTest() this=6296204
CTest() this=6296204
use
use
~CTest() this=6296204, is Alive
~CTest() this=6296204, is Dead

Answer 1

TL;DR:您不应该将一个库链接一次作为静态依赖项和一次作为动态依赖项。

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How are the destructors of static variables executed in the Itanium ABI (used by clang, gcc, icc...)?

C++ 标准库提供了一种标准工​​具，用于在程序关闭期间(在 main 结束后)以atexit 的格式安排函数的执行。

行为比较简单，atexit基本上是构建了一个回调栈，因此会按照它们调度的reverse顺序执行。

每当构造一个静态变量时，在其构造结束后，立即在 atexit 堆栈中注册一个回调以在关闭期间将其销毁。

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What happens when a static variable exists both in a statically linked library and a dynamically linked library?

它尝试存在两次。

每个库都会有:

• 为变量保留的内存区域，由相应的符号(变量的错位名称)指向，
• 加载部分中的一个条目，用于构建变量并安排其销毁。

令人惊讶的是符号解析在加载器中的工作方式。本质上，加载器在符号和位置(指针)之间建立映射，先到先得。

但是，加载/卸载部分是无名的，因此它们中的每一个都是完整执行的。

因此:

• 静态变量是第一次构造的，
• 静态变量是第二次构造在第一次之上(已泄露)，
• 静态变量第一次被销毁，
• 静态变量被第二次破坏；这通常是检测到问题的地方。

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So what?

解决方案很简单:不链接到静态库 A(直接)和动态库 B 也链接到 A(动态或静态)。

根据用例，您可以:

• 静态链接到 B，
• 针对 A 和 B 动态链接。

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As it works OK on windows, solution should be like change some linking option or something like that, but not change project structure or not use static vars.

万一您确实需要静态变量的两个独立实例，除了重构代码之外，还可以在动态库中隐藏符号。

这个 Windows 的默认行为，这就是为什么那里需要 DLLExport 属性，以及为什么因为 CTest::test 忘记了它，所以 Windows 上的行为不同.

但是请注意，如果您选择这种行为，该项目的任何 future 维护者都会大声诅咒您。没有人希望静态变量有多个实例。