共享库中静态函数成员的破坏顺序

Question

我目前正在探索 Boost.Serialization 中与单例相关的一个非常棘手的错误。对于上下文：Boost 1.65 更改了打破is_destructed 通知的单例的实现，这会导致程序退出或库卸载时出现段错误。 Boost 1.66“修复”了这个问题，但会泄漏内存。

单例代码（与这个问题相关）归结为：

template<class T> struct singleton{
    T& inst(){
        static T t;
        return t;
    }
}

使用静态成员函数变量可以避免static init fiasco，但还是有同样的销毁问题。

然而Finding C++ static initialization order problems 显示了如何解决这个问题的代码：当A 的Ctor 使用B 时，B 将首先被构造，因此最后被破坏。这也在Destruction order of static objects in C++ 中说明。 (completion of the destructor happens in the reverse order of the completion of the constructor)

到目前为止一切顺利。 Boost.Serialization 现在使用多个extended_type_info_typeid<T> 类型的单例将用户类型T 的一些元数据注册到另一个单例std::multiset<const bs::typeid_system::extended_type_info_typeid_0*,...> 中。这是通过使用extended_type_info_typeid_0 的构造函数中的multiset（假设这里的所有单例）来完成的。在extended_type_info_typeid_0 的析构函数中，multiset 中的条目被删除。

这意味着我们完全符合上述情况，multiset 应该比其他实例寿命更长。

这在使用共享库时会出现问题。我有以下测试用例：

test_multi_singleton.cpp:

int f();
int g();

int main(int argc, char**){
  // Make sure symbols are used
  if(argc==8) return f();
  if(argc==9) return g();
}

multi_singleton1.cpp:
#include <boost/serialization/extended_type_info_typeid.hpp>

int f(){
  return 0 != boost::serialization::extended_type_info_typeid<int>::get_const_instance().get_key();
} 

multi_singleton2.cpp:
#include <boost/serialization/extended_type_info_typeid.hpp>

int g(){
  // Use different(!) type
  return 0 != boost::serialization::extended_type_info_typeid<float>::get_const_instance().get_key();
} 

Build with:

g++ multi_singleton1.cpp -lboost_serialization -fPIC -shared -olibmulti_singleton1.so
g++ multi_singleton2.cpp -lboost_serialization -fPIC -shared -olibmulti_singleton2.so
g++ test_multi_singleton.cpp -L. -lmulti_singleton1 -lmulti_singleton2

Run in valgrind:
valgrind ./a.out

可以看出这会破坏 Boost 1.65 中的内存。原因是我通过劫持和记录 ctor/dtor 调用来跟踪混乱的顺序：

ctor 0x7f9f0aa074a0 std::multiset<const extended_type_info_typeid_0*>
ctor 0x7f9f0a7f63e0 extended_type_info_typeid<float>

ctor 0x7f9f0a7f64a0 std::multiset<const extended_type_info_typeid_0*>
ctor 0x7f9f0aa073e0 extended_type_info_typeid<int>

dtor 0x7f9f0aa073e0 extended_type_info_typeid<int>
dtor 0x7f9f0aa074a0 std::multiset<const extended_type_info_typeid_0*>
dtor 0x7f9f0a7f64a0 std::multiset<const extended_type_info_typeid_0*>
dtor 0x7f9f0a7f63e0 extended_type_info_typeid<float>

这是使用 GCC 6.4，但与 GCC 7.1 相同。如您所见，2 个多重集在第 2 个 extended_type_info_typeid 之前被一起销毁。

我错过了什么吗？这是 C++ 标准允许的吗？

Answer 1

来自basic.start.term/3：

如果完成构造函数或动态初始化一个 具有静态存储持续时间的对象强烈发生在 另，第二个的析构函数的完成是有序的 在第一个析构函数启动之前。

还有：

对于数组或类类型的对象，该对象的所有子对象都是 在任何具有静态存储持续时间的块范围对象之前销毁 在子对象的构造过程中初始化被销毁。