静态变量在不同模块之间共享值

Question

首先是问题上下文：Linux x64，gcc v4.8.5。有一个应用程序加载了两个共享库（假设为 module1.so 和 module2.so），这些模块具有部分相同的代码。现在一点代码：

//SomeClass.h
class SomeClass
{
public:
    static unsigned long& s_uObj2()
    {
        static unsigned long s_uObj2;
        return s_uObj2;
    };
    void Initialize();
};

//SomeClass.cpp
void SomeClass::Initialize()
{
     if (0 == s_uObj2())
     {
         //do init
     }
     s_uObj2()++; //acts as a counter
}

这段代码是很久以前写的，它的想法是防止在每个模块中对 SomeClass 进行双重初始化。问题：此实现以某种方式在不同模块（在单个应用程序中）之间共享 s_uObj2 值，这导致只有第一个模块将被初始化。

这怎么可能？我认为它应该是不同模块之间的隔离地址space？

请不要向我指出 "how static variables work" 的一些一般案例定义。我真正需要的是分析为什么不同的模块在这种情况下共享单个变量的值。那是因为它是真实的项目，我无法重构它以使其正常工作。

Answer 1

The problem: this implementation somehow shares s_uObj2 value across different modules (in single application), which leads to the fact that only first module will be initialized.

How is that possible? I thought it should be isolated address space between different modules?

这是 C++ 标准的 One Definition Rule 要求。该规则基本上说所有具有相同名称的全局对象必须在整个程序中解析为一个单一的定义。例如，所有全局变量（包括 class 静态变量，如您的情况）必须解析为同一个对象。

现在 GCC 非常努力地在所有共享库中保留 ODR。如果您构建上面的代码并检查它的导出符号，您可以看到它导出 SomeClass::s_uObj2:

$ g++ tmp.cpp -shared -fPIC && objdump -T a.out | c++filt
...
0000000000200970  w   DO .bss   0000000000000008  Base        SomeClass::s_uObj2()::s_uObj2

这意味着在启动时，动态链接器会将 SomeClass::s_uObj2()::s_uObj2 的所有重复副本解析为单个对象（这是第一个共享库中的副本，恰好是已加载）。

解决此问题的常用方法（如果您真的愿意放弃 ODR，这很糟糕）是避免从库中导出 s_uObj2，即限制它的可见性。

有很多方法可以做到这一点，我只举几个例子：

用-fvisibility-inlines-hidden
编译
将 __attribute__((visibility("hidden"))) 附加到 s_uObj2 的定义中
把你的class声明放在里面

#pragma GCC visibility push(hidden)

...

#pragma GCC visibility pop

第一个很讨厌，因为它会有效地禁用所有代码的 ODR，而不仅仅是上面的代码片段。后两者更细粒度。

静态变量在不同模块之间共享值

Static variables share value across different modules

c++

shared-libraries

static-variables