c++ - 保证内联静态 Meyers 单例的对象生命周期，并明确放置在一个部分中？

Question

我继承了一些在 g++ 9 和 10 下编译良好的代码，但是当打开优化时，两个编译器都会出现运行时错误(也就是说，编译 -O0 有效，但编译 -Og 会给出来自 MMU 的运行时错误.)

问题是在一个类的内联静态方法中定义了一个 Meyers 单例，并且该对象似乎被优化掉了。方法中的静态对象是用部分属性声明的，这很复杂(这是 g++ 语言扩展，用于将选项放置在目标文件的特定部分中。)

这里是情况的总结。

文件c.hpp

namespace my_prod {

   class C {
   // C has a default c'tor
   public:
   static C& instance() {
      static C c __attribute__((section("MY_C_SECTION")));
      return c;
   }

   void f();
   };
}

文件c.cpp

#include "c.hpp"

using namespace my_prod;

void C::f() {
   // implementation of f, doesn't use instance()
}

文件 p.hpp

namespace my_prod {

   class P {
   public:
   static void g();
   };
}

然后文件p.cpp

#include "p.hpp"
#include "c.hpp"

using namespace my_prod;

void P::g() {
    C::instance().f();
}

链接器脚本包括:

MEMORY
{
   BIG_CHUNK (rw) : ORIGIN = <address>, LENGTH = <enormous>
}

SECTIONS
{
   .my_space (NOLOAD) :
   {
      . = ALIGN(32);
      *(MY_C_SECTION)
   } > BIG_CHUNK
}

对于两个优化级别，objdump -C -r -t p.o 给出

00000000  w    O MY_C_SECTION    00002220 my_prod::C::instance::c

(即，所以不是局部的，也不是全局的，但它很弱。)

但是 elf 文件上的 objdump 在优化为 -O0 时显示 BIG_CHUNK 中的符号，但在优化为 -Og 时丢失。

项目定义以下开关可能是相关的::

-ffunction-sections
-fdata-sections
-Wl,--gc-sections

尽管这些开关始终适用于所有构建。

解决方案是将 my_prod::C::instance() 方法的定义移动到 c.cpp 中。然后该符号在本地定义并且不再弱，并且无论优化级别如何都出现在最终的 Sprite 中。

我的问题是，解释这种行为的 C++ 规则是什么？

Answer 1

GCC 使用 COMDAT section groups什么时候可以实现 vague linkage .尽管被显式命名为 MY_C_SECTION，编译器仍然发出一个以 _ZZN7my_prod1C8instanceEvE1c 作为关键符号的 COMDAT 组:

    .section    MY_C_SECTION,"awG",@progbits,_ZZN7my_prod1C8instanceEvE1c,comdat

我希望您对 MY_C_SECTION 的其他使用不属于具有相同签名符号的 COMDAT 组。这会导致链接编辑器对节垃圾收集产生歧义。

如果不进行优化，编译器会发出对 _ZZN7my_prod1C8instanceEvE1c 签名符号的引用，而碰巧在链接器垃圾回收的这个特定实现中，这足以保留 MY_C_SECTION 目标文件中的部分和 _ZZN7my_prod1C8instanceEvE1c 符号定义。通过优化，该引用消失了，并且由于情况不明确，链接编辑器丢弃了定义。

没有 my_prod::C::instance() 的内联定义，就没有模糊的链接和涉及的 COMDAT 组，因此不会出现歧义，链接描述文件按预期工作。

要在保留内联定义的同时解决这个问题，使用唯一的节名称代替 MY_C_SECTION 并在链接描述文件中引用它可能就足够了。