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

【问题标题】：gcc linker extension __attribute__((constructor)) causes crash in main()gcc 链接器扩展 __attribute__((constructor)) 导致 main() 崩溃
【发布时间】：2019-02-16 15:10:48
【问题描述】：

首先我有一个 singleton.cpp 文件来构建一个单例对象，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;
}

我一起构建main.cpp singleton.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。

【问题讨论】：

标签： constructor linker attributes g++ elf

【解决方案1】：

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

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 机器尚未正确初始化。发生这种情况是因为有特殊代码发送到 main.o（和仅 main.o）调用std::ios_base::Init::Init()。只是因为main.cpp 有多余的#include <iostream>。

如何解决？

最好的解决办法是不使用__attribute__((constructor))。在你的情况下，没有理由做你正在做的事情。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，任何一个链接顺序都可以：

$ 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 位于您的链接行之前任何其他可以使用iostreams 的对象。

【讨论】：

我很确定 main.cpp singleton.cpp 订单只有效，因为 main.cpp 中有一个流浪的 #include <iostream>。

【解决方案2】：

那么为什么我的程序崩溃了，发生了什么？

很可能，iostream 机器在运行 __attribute__((constructor)) 函数时尚未初始化。

如何解决？

要么使用像printf 这样的C I/O，这似乎适用于你的情况；或者更好的是，完全避免使用__attribute__((constructor))（它不是标准的 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。

【讨论】：

【解决方案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这个静态构造函数并且有一个 ELF 构造函数，所以它会运行到这个GCC limitation：

但是，目前，具有静态存储持续时间的 C++ 对象的构造函数和使用属性constructor 修饰的函数的调用顺序未指定。

如果您改用 C++ 对象，则顺序是明确定义的。 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（通过预处理器hackery 除外），我认为这在这种情况下没有帮助。

【讨论】：