跳到主要內容

clang 避免 non-local static 物件初始化順序的方法

C++ 沒有定義 non-local static 物件在不同編譯單元 (translation unit) 之間初始化的順序, 所以要極力避免 non-local static 物件相互間的存取。

今天試用 clang 編譯程式, 發覺它有個不錯的選項: -Wglobal-constructors。用這選項編譯, 遇到有 non-local static 物件會依賴其它函式 (包含 constructor) 設值時, 會輸出 warning。

這裡引用 Address Sanitizer 提供的例子:

$ cat a.cc
#include <stdio.h>
extern int extern_global;
static int __attribute__((noinline)) read_extern_global() {
  return extern_global;
}
int x = read_extern_global() + 1;
int main() {
  printf("%d\n", x);
  return 0;
}

$ cat b.cc
int foo();
int foo() { return 42; }
int extern_global = foo();
$ clang++ a.cc b.cc && ./a.out
1
$ clang++ b.cc a.cc && ./a.out
43
$ clang++ a.cc b.cc -Weverything
a.cc:6:5: warning: declaration requires a global constructor [-Wglobal-constructors]
int x = read_extern_global() + 1;
    ^   ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1 warning generated.
b.cc:3:5: warning: declaration requires a global constructor [-Wglobal-constructors]
int extern_global = foo();
    ^               ~~~~~
1 warning generated.

由上可知, 編譯 a.cc 和 b.cc 的順序不同, 輸出的結果不同。加上 -Weverything 後, -Wglobal-constructors 有在第一時間抓出有問題的部份。附帶一提, clang 的錯誤訊息不止有標示錯誤的位置, 而且還是彩色的!

解決這個 warning 的方法, 和 Effective C++ Item 4 的說法一樣, 就是改用函式傳回 local static method, 這樣就會依執行的順序在執行期間初始化。不過實際情況稍微複雜了一點, 後述。

clang 另有一個參數 -Wexit-time-destructors, 會找出在結束程式時執行 destructor 的物件。雖然 destructor 執行的順序有明確的定義 (和初始化的順序相反), 不過開發者八成沒有考慮週全, 很容易在一連串 destructor 執行中用到已執行完 destructor 的物件。這個問題和 non-local static 物件初始化一樣棘手。

clang 的解決方案一樣單純: 「本來無一物, 何處惹塵埃。」統統不準用, 就不會出亂子。

$ cat p.cc
struct Point
{
  Point() {}
  ~Point() {}
  int x, y;
};


const struct Point& center();
const struct Point& center()
{
  static Point s_center;
  return s_center;
}
$ clang++ p.cc -c -Weverything
p.cc:12:16: warning: declaration requires an exit-time destructor [-Wexit-time-destructors]
  static Point s_center;
               ^
1 warning generated.

那要怎麼解決這個 warning 呢? 就是 new 一個物件, 並且不要釋放它。若懶得修改已經存取它的程式, 可以這麼做:

const struct Point& center()
{
  static Point& s_center = *new Point();
  return s_center;
}

在這兩個 warning 的夾擊下會少掉很多難以察覺的錯誤, 不過寫程式時也會有一點點不便。比方說需要用到常數字串時, 不能直接寫

const std::string kMyString = "...";

得改用

const char* kMyString = "...";

對於用 std::string 做為函式參數或 STL container 的物件, 得付出一點生成 std::string 的成本。

留言

這個網誌中的熱門文章

(C/C++ ) 如何在 Linux 上使用自行編譯的第三方函式庫

以使用 LevelDB 為例。 抓好並編好相關檔案,編譯方式見第三方函式庫附的說明:$ ls include/ # header files leveldb/ $ ls out-shared/libleveldb.so* # shared library out-shared/libleveldb.so@ out-shared/libleveldb.so.1@ out-shared/libleveldb.so.1.20* 下面的例子用 clang++ 編譯,這裡用到的參數和 g++ 一樣。 問題一:找不到 header$ clang++ sample.cpp sample.cpp:5:10: fatal error: 'leveldb/db.h' file not found #include "leveldb/db.h" ^ 1 error generated. 解法:用 -I 指定 header 位置 問題二:找不到 shared library$ clang++ sample.cpp -I include/ /tmp/sample-2e7dd8.o: In function `main': sample.cpp:(.text+0x1e): undefined reference to `leveldb::Options::Options()' sample.cpp:(.text+0x6f): undefined reference to `leveldb::DB::Open(leveldb::Options const&, std::string const&, leveldb::DB**)' sample.cpp:(.text+0x10c): undefined reference to `leveldb::Status::ToString() const' sample.cpp:(.text+0x7d0): undefined reference to `leveldb::Status::ToString() const' clang: error: linker command failed with exit code 1 (u…

virtualbox 使用 USB 裝置

2012-12-16 更新 現在 (4.x 版) 似乎無需做任何設定, 只要有裝 Oracle VM VirtualBox Extension Pack, 在 VirtualBox 視窗右下角按 USB 的圖示, 再點目標裝置, 即可加入或移除該裝置 同一時間只有 host 或 guest 可擁有該裝置, 所以從 guest OS 移除, 相當於接回 host OS 目前 VirtualBox 只支援 USB 2.0 的插槽, 若偵測不到時, 注意一下是否為這個問題 有時拔拔插插, VirtualBox 會進入奇怪的狀態, 接上去 guest OS 無法連接且跳出 device is busy 的錯誤訊息。試看看拔除該裝置, 重開 guest OS (續上則) 若重開 guest OS 無效, 並且 host OS 已移除該裝置, VirtualBox 的 USB 清單卻仍顯示 "captured", 試看看拔除該裝置, 重開 host OS原文網路上搜一下, 比較多是 Ubuntu 當 host 的解法, 我的情況是 Win7 當 host, Ubuntu 當 guest。 這兩篇說明很詳細《Learn How to Set Up USB and Networking Options in VirtualBox》《幻影千瞳的部落格: VirtualBox 使用筆記(二):使用 USB 裝置》 現在的版本圖形介面很好用了, 不用像第二篇說的那樣用指令操作。這裡記下我的操作步驟: 關掉 guest OS 在 VirtualBox 選單, 選擇 guest OS -> Settings -> USB -> Enable USB 2.0 會出現訊息框, 說明要安裝 Oracle VM VirtualBox Extension Pack。下載後安裝它 host OS 插入 USB 隨身碟 在 VirtualBox 選單, 選擇 guest OS -> Settings -> USB, 點右邊有綠色 "+" 的 USB 頭的圖示, 選擇該 USB 隨身碟, 加入它的 filter 從 host OS 移除 USB 隨身碟 開啟 guest OS 插入 USB 隨身碟, 於是 guest OS 會自動偵測…

解決 undefined symbol / reference

C++ 新手上路, 有錯還請幫忙指正。 基本觀念相較於 script language 或 Java 來說, C/C++ 有完整的「編譯 -> 連結 -> 執行」三個階段, 各階段都可能發生 undefined symbol。在解決惱人的 undefined symbol 前, 得先明白整個編譯流程: 編譯 .c / .cpp 為 .o (object file) 時, 需要提供 header 檔 (用到 gcc 參數 -I)。事實上, 在編譯單一檔案時, gcc/g++ 根本不在意真正的 symbol 是否存在, 反正有宣告它就信了, 所以有引對 header 即可。這也是可分散編譯的原因 (如 distcc ), 程式之間在編譯成 .o 檔時, 並沒有相依性。 用 linker (ld 或 gold) 將 *.o 連結成 dynamic library 或執行檔時, 需要提供要連結的 library (用到 gcc 參數 -L 指定目錄位置, 用 -l 指定要連什麼函式庫)。不同於前一步, 此時 symbol 一定要在。 執行的時候, 會再動態開啟 shared library 讀出 symbol。換句話說, 前一個步驟只是檢查是否有。檢查通過也連結成 executable 或 shared library 後, 若執行時對應的檔案不見了, 仍會在執行期間找不到 symbol。若位置沒設好, 可能需要用 LIB_LIBRARY_PATH 指定動態函式的位置, 但不建議這麼做, 最好在執行 linker 時就指定好位置。原因見《Why LD_LIBRARY_PATH is bad》。明白這點後, 就看 undefined symbol 發生在那個階段, 若是編 object file 時發生, 就是沒和編譯器說 header 檔在那, 記得用 -I 告訴它。若在 linking 時發生, 就要同時設好 -L 和 -l。不過難就難在要去那找 undefined symbol 的出處。 解決問題的流程首先是判斷 symbol 是不是自己用到的原始碼裡, 可配合 id-utils 找看看 (我是用 gj, 比較方便一點)。或是看有沒有 man page, 有 man page 的話, 裡面會記錄用到的 header 和該怎麼下連結參數。若在專案裡找不到, …