std::正则表达式和双重 ABI

Question

今天我发现了一个有趣的案例，双 libstdc++ ABI 影响库的兼容性。

长话短说，我有两个内部都使用 std::regex 的库。一种是使用 CXX11 ABI 构建的，另一种则不是。当这两个库在一个可执行文件中链接在一起时，它会在启动时崩溃（在输入

main

之前）。

这些库不相关，并且不公开提及任何

std::

类型的接口。我认为此类库应该不受双重 ABI 问题的影响。显然不是！

可以通过这种方式轻松重现问题：

// file.cc
#include <regex>
static std::regex foo("(a|b)");

// main.cc
int main() {}

// build.sh
g++ -o new.o -c file.cc
g++ -o old.o -c file.cc -D_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI=0 
g++ -o main main.cc new.o old.o
./main

输出为：

terminate called after throwing an instance of 'std::bad_alloc'
  what():  std::bad_alloc
Aborted (core dumped)

无论我做什么，问题仍然存在。

file.cc

可以制作成两个独立的源文件，编译成独立的共享库，两个

std::regex

对象可以有不同的名称，它们可以是全局的，静态的或自动的（需要从

main

调用相应的函数）然后）。这些都没有帮助。

显然（这是我简短调查的结果）libstdc++ 正则表达式编译器有某种存储

std::string

的内部静态数据，当两个 ABI 不兼容的代码片段尝试使用该数据时，它会产生冲突的想法

std::string

对象的布局。

所以我的问题是：

• 这个问题有解决办法吗？
• 这应该被视为 libstdc++ 中的错误吗？

该问题在 g++/libstdc++ 的多个版本中都可以重现（我尝试了从 5.4 到 7.1 的一些版本）。 libc++ 不会出现这种情况。

Answer 1

问题源于为什么 libstdc++ 具有双 ABI。从这两个重要的陈述来看：（1）专门引入了关于

string

（以及与本讨论无关的其他内容）如何工作的新11号标准； (2)

_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI

独立于方言工作，用于一起编译 C++03 和 C++11。

regex

模块是在第11个标准中引入的，并在内部使用字符串。因此，您使用

basic_regex

构建 c++-11（或更高版本）模板

_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI=0

代码。这意味着您正在使用带有 pre-c++-11 字符串实现的 c++-11

regex

对象。

这应该有效吗？根据

regex

如何使用字符串，如果它确实依赖于新的实现（例如禁止写入时复制），则不，否则是。会发生什么？任何事。

归根结底，您不应该在任何使用 post-c++-03 方言（即 c++-11,14,17,...）的新代码上使用

_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI=0

，因为它引入了与对标准对象的新保证，特别是

std::string

。

我可以将

_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI=0

与 std>=c++-11 一起使用吗？ GCC 开发人员注意到您可以使用旧的 ABI 运行新的东西，它可以通过使用旧的共享库运行新功能而受益。然而，这可能不是一个好主意，还因为代码采用新标准，但标准库不符合该标准，以后可能会变得很糟糕。你的问题就是一个例子。您可以混合使用两个 ABI，但在这里它不起作用。

例如，如果您调用某些 .so 库中定义的、使用旧 ABI 编译的

_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI=0

，那么 

foo(std::string const&)

确实很有用。然后，在新的源文件中，您希望使用旧的 ABI 编译此源。但您将使用新的 ABI 保留所有其他来源。

该问题在 g++/libstdc++ 的多个版本中都可以重现（我尝试了从 5.4 到 7.1 的一些版本）。 libc++ 不会出现这种情况。

libc++

不具有这种二元性，即单一

string

实现。

我没有给出明确的答案这个异常是从哪里来的或者为什么。我可能只是猜测有一些与

regex

、

string

或

locale

相关的共享全局资源在 ABI 之间没有明确区分。不同的 ABI 会以不同的方式使用它，这可能会导致任何结果，例如异常、段错误、任何意外行为。恕我直言，我更喜欢遵守我上面提到的规则，这些规则最能反映

_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI

和双重 ABI 的意图。

Answer 2

是的，这是一个 libstdc++ 错误；报告为 #118408。我希望在 2018 年首次提出这个问题时就对此进行报道 - 那时修复它可能会比今天更有价值。

问题是，尽管

std::basic_regex

和

std::regex_traits

带有 ABI 标记，但正则表达式帮助器类模板之一

std::__detail::_Scanner

却没有，尽管有

std::basic_string

数据成员。因此，在两个 ABI 下编译的

_Scanner

的成员函数彼此不兼容，但具有相同的损坏名称，并且当链接器混合和匹配时，会发生爆炸。 （

_Scanner

仅用作

_Compiler

的数据成员，它确实从其

regex_traits

模板参数获取ABI标记，但这不足以避免此问题。）

我不知道此问题有普遍适用的解决方法。