gcc 链接器扩展 attribute((constructor)) 导致 main() 崩溃

Question

首先，我有一个 singleton.cpp 文件来构建单例对象，并使用 attribute((constructor))

声明实例

#include<iostream>
using namespace std;
class singleton{
public:
    singleton(){cout<<"singleton ctor\n";}
};
__attribute__((constructor)) static void beforeFunction()
{
    printf("beforeFunction\n");
    singleton obj;
}

还有一个简单的main.cpp

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
    return 0;
}

我一起建main.cppsingleton.cpp:

g++ singleton.cpp main.cpp -o main

./main
beforeFunction
Segmentation fault

那么为什么我的程序崩溃了，发生了什么？如何解决？我在 ubuntu 上使用 gcc。非常感谢。

Answer 1

So why my program crashes, what happened?

最有可能的是，iostream 机器在 __attribute__((constructor)) 函数运行时尚未初始化。

How to fix it?

或者像 printf 这样使用 C I/O，这似乎适用于您的情况；或更好，避免完全使用 __attribute__((constructor))（它不是标准 C 或 C++，即它使您的程序不可移植）。

请注意，__attribute__((constructor)) 不需要创建单例或全局对象。

Answer 2

我用 g++ (Debian 7.3.0-5) 复制了这个，还有 g++ (GCC) 9.0.0 20180902 (experimental)。

有趣的是，这失败了：

$ g++ singleton.cpp main.cpp && ./a.out
beforeFunction
Segmentation fault

但这按预期工作：

$ g++ main.cpp singleton.cpp && ./a.out
beforeFunction
singleton ctor

正如 Acorn 正确指出的那样，在您调用单例构造函数时，iostream / std::cout 机制尚未正确初始化。发生这种情况是因为 main.o（和仅 main.o）发出特殊代码，它调用 std::ios_base::Init::Init()。而且只是因为 main.cpp 有无关的 #include <iostream>.

How to fix it?

最好的解决办法是完全不使用 __attribute__((constructor)) 。就您而言，没有理由做您正在做的事情。改为这样做：

// singleton2.cpp
#include<iostream>
using namespace std;

class singleton{
  public:
    singleton(){cout<<"singleton ctor\n";}
};

static singleton obj;

使用上面的代码，linking 的任一顺序都有效：

$ g++ main.cpp singleton2.cpp && ./a.out
singleton ctor

$ g++ singleton2.cpp main.cpp && ./a.out
singleton ctor

如果您坚持使用 __attribute__((constructor))，请确保 main.o 在您的 link 行上在任何其他可以使用的对象之前iostreams.

Answer 3

std::cout 是在静态 C++ 对象的帮助下初始化的，参见 <iostream>:

  // For construction of filebuffers for cout, cin, cerr, clog et. al.
  static ios_base::Init __ioinit;

由于您的代码既依赖于此静态构造函数又具有 ELF 构造函数，因此它会遇到此 GCC limitation:

However, at present, the order in which constructors for C++ objects with static storage duration and functions decorated with attribute constructor are invoked is unspecified.

如果改用 C++ 对象，则顺序定义明确。 GCC 手册还建议使用 init_priority attribute，但由于您不能将其应用于 __ioinit 的定义（除非通过预处理器 hackery），我认为这在这种情况下没有帮助。

gcc 链接器扩展 attribute((constructor)) 导致 main() 崩溃

gcc linker extension attribute((constructor)) causes crash in main()

linker

attributes

constructor

g++

elf

gcc 链接器扩展 __attribute__((constructor)) 导致 main() 崩溃

gcc linker extension __attribute__((constructor)) causes crash in main()

linker

attributes

constructor

g++

elf

gcc 链接器扩展 attribute((constructor)) 导致 main() 崩溃

gcc linker extension attribute((constructor)) causes crash in main()