加载 DLL 未初始化静态 C++ 类

Question

我有一个在运行时加载的 DLL。 DLL 依赖于一个静态变量进行内部工作（它是一个 std::map），这个变量是在 DLL 中定义的。

当我在加载后从 DLL 调用第一个函数时，我从 DLL 中得到一个 SegFault，映射从未初始化。从我从 DLL Loading 中读到的所有内容来看，静态和全局数据初始化应该在调用 DLLMain 之前发生。

为了测试静态初始化，我添加了一个打印出消息的静态结构，甚至还设置了一个断点。

static struct a
{
  a(void) { puts("Constructing\n"); }
}statica;

在 DLLMain 或函数被调用之前没有消息或中断。

这是我的加载代码：

  dll = LoadLibrary("NetSim");
  //Error Handling

  ChangeReliability   = reinterpret_cast<NetSim::ChangeReliability>
                        (GetProcAddress(dll, "ChangeReliability"));


ChangeReliability(100);

我已经验证了dll版本是正确的，多次重建整个项目，但没有区别。我的想法很新鲜。

Answer 1

虽然我不确定初始化失败的原因，但一种解决方法是显式创建和初始化 DllMain 中的变量。根据Microsoft's best practices 论文，您应该避免在 DllMain 中使用 CRT 分配函数，因此我使用带有自定义分配器的 windows 堆分配函数（注意：未经测试的代码，但应该或多或少正确）：

template<typename T> struct HeapAllocator
{
    typedef T value_type, *pointer, &reference;
    typedef const T *const_pointer, &const_reference;
    typedef size_t size_type;
    typedef ptrdiff_t difference_type;

    HeapAllocator() throw() { }
    HeapAllocator(const HeapAllocator&) throw() { }
    typedef<typename U>
    HeapAllocator(const HeapAllocator<U>&) throw() { }

    pointer address(reference x) const { return &x; }
    const_pointer address(const_reference x) const { return &x; }

    pointer allocate(size_type n, HeapAllocator<void>::const_pointer hint = 0)
    {
        LPVOID rv = HeapAlloc(GetProcessHeap(), 0, n * sizeof(value_type));
        if (!rv) throw std::bad_alloc();
        return (pointer)rv;
    }

    void deallocate(pointer p, size_type n)
    {
        HeapFree(GetProcessHeap(), 0, (LPVOID)p);
    }

    size_type max_size() const throw()
    {
        // Make a wild guess...
        return (2 * 1024 * 1024 * 1024) / sizeof(value_type);
    }

    void construct(pointer p, const_reference val)
    {
        new ((void*)p) T(val);
    }

    void destroy(pointer p)
    {
        p->~T();
    }
};

std::map<foo, HeapAllocator> *myMap;

BOOL WINAPI DllMain(HANDLE hInst, ULONG ul_reason, LPVOID lpReserved)
{
    switch(ul_reason) {
        case DLL_PROCESS_ATTACH:
            myMap = (std::map<foo, HeapAllocator> *)HeapAlloc(GetProcessHeap(), 0, sizeof(*myMap));
            if (!myMap) return FALSE; // failed DLL init

            new ((void*)myMap) std::map<foo, HeapAllocator>;
            break;
        case DLL_PROCESS_DETACH:
            myMap->~map();
            HeapFree(GetProcessHeap(), 0, (LPVOID)myMap);
            break;
    }
    return TRUE;
}

Answer 2

“经典”的简单单例实现将起作用：

std::map<Key,Value>& GetMap() {
  static std::map<Key,Value> the Map;
  return theMap;
}

当然，您不应该从 DllMain 调用它。

Answer 3

实际上，您可能做出了错误的假设：

加载、静态和全局数据初始化应该在调用 DLLMain 之前进行。

参见 Effective C++ 的第 4 条：

初始化的顺序 中定义的非局部静态对象 不同的翻译单位是 未定义

原因是确保“正确”的初始化顺序是不可能的，因此 C++ 标准干脆放弃它，并将其保留为未定义。

因此，如果您的 DllMain 与声明静态变量的代码位于不同的文件中，则行为未定义，并且您很有可能在实际完成初始化之前调用 DllMain。

解决方案非常简单，在 Effective C++ 的同一项目中进行了概述（顺便说一句：我强烈建议您阅读那本书！），并且需要在函数中声明静态变量，然后简单地返回它。

Answer 4

我想指出应该避免在 DLL 中使用复杂的静态对象。

请记住，DLL 中的静态初始化程序是从 DllMain 调用的，因此对 DllMain 代码的所有限制都适用于静态对象的构造函数和析构函数。特别是，std::map 可以在构造过程中分配动态内存，如果 C++ 运行时尚未初始化（如果您使用动态链接的运行时），这可能会导致不可预知的结果。

有一篇写DllMain的好文章：Best Practices for Creating DLLs。

我建议将您的静态映射对象更改为静态指针（可以安全地进行零初始化），并添加单独的 DLL 导出函数进行初始化，或使用延迟初始化（即在访问指针之前检查指针并如果对象为空，则创建对象）。

Answer 5

链接 DLL 时，是否指定了 /ENTRY 开关？如果是这样，它将覆盖链接器的默认值，即 DllMainCRTStartup。因此，_CRT_INIT 不会被调用，而全局初始化器也不会被调用，这将导致未初始化的全局（静态）数据。

如果您为自己的入口点指定 /ENTRY，则需要在进程附加和进程分离期间调用 _CRT_INIT。

如果您未指定 /ENTRY，则链接器应使用 CRT 的入口点，该入口点在调用 DllMain 之前在进程附加/分离上调用 _CRT_INIT。