為什么 linker 在鏈接共享和 static 時不會抱怨多個定義

Question

我最近在我正在開發的代碼中遇到了 static 初始化失敗的問題。 這讓我意識到我缺乏關於鏈接過程和全局變量初始化的知識，所以我在 cppcon 上發現了這個非常有趣的關於全局變量、鏈接以及將 static 庫嵌入共享和同時鏈接的可能問題（與全局變量定義）。 基本上說的是，當具有以下結構時：

//static.hpp
#pragma once

#include <string>

extern std::string globalString;

//static.cpp
#include "static.hpp"

std::string globalString;

//shared.hpp
#pragma once

#include "static.hpp"
#include <string>

std::string& getGlobalString();

//shared.cpp
#include "shared.hpp"
#include "static.hpp"

std::string& getGlobalString(){
  return globalString;
}

//main.cpp
#include "static.hpp"
#include "shared.hpp"
#include <iostream>

int main(){
    std::cout << "Global variable: " << globalString <<  std::endl;
    std::cout << "Global var acccesed through shared lib: " << getGlobalString() << std::endl;
    return 0;
}

所有編譯：

clang++ -c -std=c++14 -fpic static.cpp
clang++ -c -std=c++14 -fpic shared.cpp
clang++ -c -std=c++14 main.cpp
ar rsc libstatic.a static.o
clang++ -shared -o libshared.so shared.o -L./ -lstatic
clang++ -L./ -Wl,-rpath=./ main.o -lstatic -lshared

由於多次調用同一個 object 的構造函數和析構函數，導致分段錯誤。 這是令人驚訝的，因為我認為每個 object 構造函數都將被調用一次是不變的！

• 關於多次調用構造函數/析構函數的標准是什么？
• 如果在這種情況下，我將 static 的全局嵌入到 main.o 和 libshared.so 中，這是否意味着有一個定義的規則被打破了？ 為什么 linker 在鏈接 main 時沒有抱怨第二個定義可用？
• 當在單獨的翻譯單元中至少有兩個全局時，建立構造和銷毀順序的建議方法之一是在第一次使用時進行初始化。 然而，據我所知，這只能確保施工順序。 毀滅令呢？ 如何控制？

Answer 1

這是令人驚訝的，因為我認為每個 object 構造函數都將被調用一次是不變的！

在正確構造的二進制文件中，這是正確的。 在具有 ODR 違規的二進制文件中不一定正確。

關於多次調用構造函數/析構函數的標准是什么？

該標准規定，在正確構造的程序中，構造函數/析構函數只被調用一次。 在違反 ODR 的程序中，任何事情都可能發生（未定義的行為）。

如果在這種情況下，我將 static 的全局嵌入到 main.o 和 libshared.so 中，這是否意味着有一個定義的規則被打破了？

是的。

為什么 linker 在鏈接 main 時沒有抱怨第二個定義可用？

就 linker 而言，你的程序沒有問題。 從 linker 的角度來看，在 static 和共享庫中定義一個全局是完美的。 另請參閱此答案。

當在單獨的翻譯單元中至少有兩個全局時，建立構造和銷毀順序的建議方法之一是在第一次使用時進行初始化。 然而，據我所知，這只能確保施工順序。

正確的。 這是針對不同問題的解決方案：兩個全局變量 A 和 B 在單獨的翻譯單元中定義。

你沒有那個問題，你有一個完全不同的問題（違反 ODR）。

毀滅令呢？ 如何控制？

在正確構造的程序中，破壞順序保證與構造順序相反。