imbue/facet 根据 Android 下的动态加载顺序从共享库使用时被忽略

Question

我正在 Android 上部署 C++ 应用程序，它使用 boost::date_time。它有很多库，一些在编译时被 link 编辑（共享库），其他的，某种插件，在运行时通过 dlopen 动态加载。在某些库中，将 boost::posix_time::time_facet 设置为 std::ostream（使用 imbue）以自定义 boost::posix_time::ptime 显示无效（被忽略）。我可以在以下 MCVE 中隔离问题：

bug_datetime_base 是一个使用 boost::date_time 的共享库，但只编译将 boost::posix_time::ptime 重定向到 std::ostream 的代码（未使用 boost::posix_time::time_facet):

MyClass::MyClass( const boost::posix_time::ptime& timeInfo )
{
    std::cout << timeInfo;
}

bug_datetime_lib 是一个共享库，它使用 boost::date_time 并导出一个函数，该函数将使用 boost::posix_time::time_facet 重定向 boost::posix_time::ptime 到具有特定格式的 std::ostream：

#include <sstream>
#include <boost/date_time/posix_time/posix_time.hpp>
#include <QDebug> 

void TestBoost()
{
    boost::posix_time::ptime t1(boost::gregorian::date(2002,boost::gregorian::Jan,10),
                                boost::posix_time::time_duration(1,2,4));

    std::stringstream temp;

    temp << "FROM TestBoost:" << std::endl << "Unformatted:" << t1 << std::endl;

    boost::posix_time::time_facet* facet = new boost::posix_time::time_facet("%Y$%b$%d %H:%M:%S.TestBoost.%f");
    const std::locale loc = std::locale(std::locale::classic(), facet);
    temp.imbue(loc);

    temp << "Formatted:" << t1;

    qDebug() << temp.str().c_str();
}

bug_datetime_wrapper 是一个共享库，仅 link 到 bug_datetime_base 和 bug_datetime_lib，仅此而已：

MyWrapperClass::MyWrapperClass()
{
}

bug_datetime是主程序，使用boost::date_time，links到bug_datetime_base，动态加载bug_datetime_wrapper 通过 dlopen:

#include <sstream>
#include <boost/date_time/posix_time/posix_time.hpp>
#include <QDebug>
#include <QApplication>

#include <dlfcn.h>
typedef void* dllHandle;

int main( int argc, char* argv[] )
{
    QApplication app( argc, argv );

    void* wrapperPtr = NULL;

    // Workaround2:
    // if commenting line below, bug_datetime_wrapper is not loaded, using imbue from any places works perfectly
    wrapperPtr = dlopen( "libbug_datetime_wrapper_armeabi-v7a.so", 0);

    if ( wrapperPtr )
        qDebug() << "Loaded bug_datetime_wrapper, then formatting will fail";
    else
        qDebug() << "Failed to load bug_datetime_wrapper, then formatting will work";

    {
        boost::posix_time::ptime t1(boost::gregorian::date(2002,boost::gregorian::Jan,10),
                                    boost::posix_time::time_duration(1,2,4));

        std::stringstream temp;

        boost::posix_time::time_facet* facet = new boost::posix_time::time_facet("%Y$%b$%d %H:%M:%S.main.%f");
        const std::locale loc = std::locale(std::locale::classic(), facet);
        temp.imbue(loc);

        temp << t1;

        qDebug() << "FROM MAIN: " << temp.str().c_str();
    }

    auto libPtr = dlopen( "libbug_datetime_lib_armeabi-v7a.so", 0);
    if ( libPtr )
    {
        typedef void (*TestBoostFunc)();
        auto func = (TestBoostFunc) dlsym( libPtr, "TestBoost" );
        if ( func )
            (*func)();
        else
            qDebug() << "Failed to load TestBoost function";
    }
    else
    {
        qDebug() << "Failed to load library function";
    }

    return app.exec();
}

在主程序中：

使用 boost::posix_time::time_facet 自定义从 boost::posix_time::ptime 到 std::ostream 的重定向效果很好
但是，从 bug_datetime_lib 调用代码做同样的事情不起作用（facet 被忽略）

所以程序输出为：

D libbug_datetime_armeabi-v7a.so: Loaded bug_datetime_wrapper, then formatting will fail
D libbug_datetime_armeabi-v7a.so: FROM MAIN:  2002$Jan 01:02:04.main.000000
D libbug_datetime_armeabi-v7a.so: FROM TestBoost:
D libbug_datetime_armeabi-v7a.so: Unformatted:2002-Jan-10 01:02:04
D libbug_datetime_armeabi-v7a.so: Formatted:2002-Jan-10 01:02:04

期待中：

D libbug_datetime_armeabi-v7a.so: Loaded bug_datetime_wrapper, then formatting will fail
D libbug_datetime_armeabi-v7a.so: FROM MAIN:  2002$Jan 01:02:04.main.000000
D libbug_datetime_armeabi-v7a.so: FROM TestBoost:
D libbug_datetime_armeabi-v7a.so: Unformatted:2002-Jan-10 01:02:04
D libbug_datetime_armeabi-v7a.so: Formatted:2002$Jan 01:02:04.TestBoost.000000

完整代码可在此处获得：https://github.com/jporcher/bug_datetime

请注意，我使用 QtCreator 轻松编译和部署应用程序，但我很确定可以使用常规 ndk-builds.

重现该问题

库架构没有意义，这是因为我删除了很多代码来隔离 MCVE。如果我从项目中删除 bug_datetime_wrapper 或 bug_datetime_base，问题将不再重现。

请注意，我发现了很多可以解决该问题的解决方法，它们都非常令人惊讶：

解决方法 1：在 bug_datetime_base 中，评论 std::cout << timeInfo; 解决了问题
解决方法 2：评论 wrapperPtr = dlopen( "libbug_datetime_wrapper_armeabi-v7a.so", 0);（因此不加载 bug_datetime_wrapper）修复了问题
解决方法 3：删除下面的 link 可解决问题
- Workaround3.1 不 linking bug_datetime 编程到 bug_datetime_base（删除 link1）
- Workaround3.2 不 linking bug_datetime_wrapper 到 bug_datetime_base（删除 link2）
- Workaround3.3 不是 linking bug_datetime_wrapper 到 bug_datetime_lib（删除 link3）
解决方法 4：更改 bug_datetime_wrapper 中的 link 顺序，linking bug_datetime_lib 之前 bug_datetime_base 修复问题
解决方法 5：在编译时 linking bug_datetime 程序到 bug_datetime_wrapper 修复了问题

当前代码没有未定义的行为并且完全有效，所以我正在寻找一个合理的解释，说明出了什么问题以及如何彻底解决这个问题（根据需要保留现有的 links在我创建这个 MCVE 的原始项目中）。

6 月 7 日编辑：尝试将 boost 编译为共享库而不是静态库。我仍然观察到同样的问题。

Answer 1

此问题是由于违反 ODR。 Boost 日期时间库是一个 header 唯一的库，这意味着代码会在包括它的每个翻译单元中编译。

然后，参见posix_time_io.hpp中定义的operator<<：

template <class CharT, class TraitsT>
  inline
  std::basic_ostream<CharT, TraitsT>&
  operator<<(std::basic_ostream<CharT, TraitsT>& os,
             const ptime& p) {
    boost::io::ios_flags_saver iflags(os);
    typedef boost::date_time::time_facet<ptime, CharT> custom_ptime_facet;
    std::ostreambuf_iterator<CharT> oitr(os);
    if (std::has_facet<custom_ptime_facet>(os.getloc()))
      std::use_facet<custom_ptime_facet>(os.getloc()).put(oitr, os, os.fill(), p);
    else {
      //instantiate a custom facet for dealing with times since the user
      //has not put one in the stream so far.  This is for efficiency 
      //since we would always need to reconstruct for every time period
      //if the locale did not already exist.  Of course this will be overridden
      //if the user imbues as some later point.
      custom_ptime_facet* f = new custom_ptime_facet();
      std::locale l = std::locale(os.getloc(), f);
      os.imbue(l);
      f->put(oitr, os, os.fill(), p);
    }
    return os;
  }

has_facet 检查 facet object 的静态 id 成员。然后，由于代码是在许多不同的翻译单元中编译的，你最终会得到许多用不同的 id 定义的 boost::date_time::time_facet 类。如果一个翻译单元创建一个 boost::posix_time::time_facet facet 而另一个翻译单元使用 operator<<，那么这个运算符将不会使用 facet.

解决方案是确保此代码仅编译一次。

所以我创建了一个新库 boost_datetime，其中：

boost_datetime.h:

#pragma once

#include <ostream>
#include <boost/date_time/posix_time/posix_time.hpp>

namespace boost
{
    namespace posix_time
    {
        class ptime;
    }
}

class BoostDateTime
{
public:
    static void setFacet( std::ostream& os );
};

std::ostream& operator<<( std::ostream& os, const boost::posix_time::ptime& p );

boost_datetime.cpp:

#include "boost_datetime.h"

void BoostDateTime::setFacet( std::ostream& os )
{
    boost::posix_time::time_facet* facet = new boost::posix_time::time_facet("%Y$%b$%d %H:%M:%S.%f");
    os.imbue(std::locale(os.getloc(), facet));
}

std::ostream& operator<<( std::ostream& os, const boost::posix_time::ptime& p )
{
    // copied from posix_time_io.hpp

    boost::io::ios_flags_saver iflags(os);
    typedef boost::posix_time::time_facet base_ptime_facet;
    std::ostreambuf_iterator<char> oitr(os);
    if (std::has_facet<base_ptime_facet>(os.getloc()))
      std::use_facet<base_ptime_facet>(os.getloc()).put(oitr, os, os.fill(), p);
    else {
      //instantiate a custom facet for dealing with times since the user
      //has not put one in the stream so far.  This is for efficiency 
      //since we would always need to reconstruct for every time period
      //if the locale did not already exist.  Of course this will be overridden
      //if the user imbues as some later point.
      base_ptime_facet* f = new base_ptime_facet();
      std::locale l = std::locale(os.getloc(), f);
      os.imbue(l);
      f->put(oitr, os, os.fill(), p);
    }
    return os;
}

在每个地方都使用它，而不是直接使用 boost date_time。这很好地解决了这个问题。

imbue/facet 根据 Android 下的动态加载顺序从共享库使用时被忽略

imbue/facet ignored when used from shared libraries depending on dynamic load order under Android

c++

boost