c++ - 新模板实例化会破坏 ABI 吗？
问题描述
概述
我有一个core动态加载不同的插件。我明确地实例化我导出的模板，然后在将插件链接到某些版本的core. 我的期望是，当我添加新类型和模板实例时，它不会破坏 ABI，并且不必重新链接现有插件。
事实证明并非如此。当我添加新的实例时，我会得到从不同（而不是在core）地址中执行的符号。
例子
项目 repo 可以在这里找到。
这是代码示例。
CMakeLists.txt
cmake_minimum_required(VERSION 3.7.2)
project(template_abi_test)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
# old core
add_executable(core core.cpp)
target_compile_definitions(core
PRIVATE BUILD_DLL
PUBLIC DYN_LINK
)
set_target_properties(core PROPERTIES ENABLE_EXPORTS 1)
# new core
add_executable(core_new core.cpp)
target_compile_definitions(core_new
PRIVATE BUILD_DLL NEW_VERSION
PUBLIC DYN_LINK
)
set_target_properties(core_new PROPERTIES ENABLE_EXPORTS 1)
# plugin
add_library(plugin SHARED plugin.cpp)
target_link_libraries(plugin PRIVATE core)
核心.hpp
#pragma once
#if defined(_WIN32)
#if defined(DYN_LINK)
#if defined(CORE_SOURCE)
#define CORE_DECL __declspec(dllexport)
#else
#define CORE_DECL __declspec(dllimport)
#endif
#endif
#endif
#ifndef CORE_DECL
#define CORE_DECL
#endif
CORE_DECL int non_template();
template<typename>
struct foo_template {
CORE_DECL static int get();
};
core_impl.ipp // 这是 MinGW64 的解决方法。否则它不会为类内实现的函数导出符号。
#pragma once
#define CORE_SOURCE
#include "core.hpp"
template<typename T>
int foo_template<T>::get()
{
static int val = 0;
return ++val;
}
export_types.hpp - 此文件包含链接到核心“旧”版本的插件的导出类型
#pragma once
#include "core.hpp"
struct old{};
extern template struct foo_template<old>;
插件.cpp
#include "core.hpp"
#include "export_types.hpp"
#ifdef _WIN32
#define DLL_EXPORT __declspec(dllexport)
#else
#define DLL_EXPORT
#endif
extern "C"
{
DLL_EXPORT int foo_class_template();
}
int foo_class_template()
{
return foo_template<old>::get();
}
核心.cpp
#include "core_impl.ipp"
#include "core.hpp"
#include "export_types.hpp"
template struct foo_template<old>;
#ifdef NEXT_VERSION
struct new_0 {
};
template struct foo_template<new_0>;
#endif
#include <filesystem>
#include <iostream>
#include <string_view>
#include <vector>
#include <Windows.h>
int main(int argc, char **argv)
{
// preincrement all the values
int fooClassTemplate = foo_template<old>::get();
auto plugin = LoadLibraryA("plugin.dll");
auto pFooClassTemplate = reinterpret_cast<int(*)()>(GetProcAddress(plugin, "foo_class_template"));
int pluginFooClassTemplate = pFooClassTemplate();
std::cout << fooClassTemplate + 1 << " : " << pluginFooClassTemplate << "\n";
return 0;
}
因此，当执行使用 MSVC、MinGW64 或 Clang 编译的旧版本（在 Windows 上，尚未在 Ubuntu 上检查）时，输出如预期：
2 : 2
但是当我运行core_new加载相同的插件时，它链接到旧版本的core，结果是不同的：
2 : 1
事实上，如果我们检查从coreand中调用的函数的地址plugin，我们会发现它们是不同的，尽管它们似乎位于core.exe
// code executed within main
(gdb) info sym 0x00007ff67da46be0
foo_template<old>::get() in section .text of C:\dev\builds\template_abi_test\Debug-MinGW-w64\core_new.exe
(gdb) info sym 0x00007ff67da4a0e0
foo_template<old>::get()::val in section .data of C:\dev\builds\template_abi_test\Debug-MinGW-w64\core_new.exe
// code executed within plugin's functions
(gdb) info sym 0x00007ff6c5cc6be0
foo_template<old>::get() in section .text of C:\dev\builds\template_abi_test\Debug-MinGW-w64\core.exe
(gdb) info sym 0x00007ff6c5cca0e0
foo_template<old>::get()::val in section .data of C:\dev\builds\template_abi_test\Debug-MinGW-w64\core.exe
总结一下，这里有一张表：
| 核心地址 | 插件地址 | |
|---|---|---|
| foo_template::get | 0x00007ff67da46be0 | 0x00007ff6c5cc6be0 |
| foo_template::get::val | 0x00007ff67da4a0e0 | 0x00007ff6c5cca0e0 |
由于地址位于可执行文件中，我认为原因是符号地址，因此一开始我是在比较符号表。
为什么会这样？可以避免吗？
这是原文。我认为符号地址的差异是原因，但正如评论中的人指出的那样，符号地址并不重要。所以这是一个错误的方向。
考虑以下动态库的示例代码：
template <typename>
struct foo_template
{
static inline int get()
{
static int val = 0;
return ++val;
}
};
struct foo
{
template <typename>
static inline int get()
{
static int val = 0;
return ++val;
}
};
template <typename>
inline int get()
{
static int val = 0;
return ++val;
}
struct old{};
template struct foo_template<old>;
template int foo::get<old>();
template int get<old>();
#ifdef NEXT_VERSION
struct new_0{};
template struct foo_template<new_0>;
template int foo::get<new_0>();
template int get<new_0>();
struct new_1{};
template struct foo_template<new_1>;
template int foo::get<new_1>();
template int get<new_1>();
struct new_2{};
template struct foo_template<new_2>;
template int foo::get<new_2>();
template int get<new_2>();
struct new_3{};
template struct foo_template<new_3>;
template int foo::get<new_3>();
template int get<new_3>();
#endif
在新版本中，当添加新模板实例时，类模板和模板成员函数的 ABI 会被破坏，而现有代码是完整的。
新的实例以严格的顺序添加 - 仅在现有实例之后。
这objdump -t是“旧”和“下”版本之间的输出比较。可以看出，只有函数模板符号int get没有改变：
// Old
AUX scnlen 0x1b nreloc 3 nlnno 0 checksum 0x0 assoc 0 comdat 2
[ 90](sec 1)(fl 0x00)(ty 20)(scl 2) (nx 0) 0x00000000000012d0 _Z3getI3oldEiv
[ 91](sec 2)(fl 0x00)(ty 0)(scl 3) (nx 1) 0x0000000000000070 .data$_ZZ3getI3oldEivE3val
// New
AUX scnlen 0x1b nreloc 3 nlnno 0 checksum 0x0 assoc 0 comdat 2
[ 90](sec 1)(fl 0x00)(ty 20)(scl 2) (nx 0) 0x00000000000012d0 _Z3getI3oldEiv
[ 91](sec 2)(fl 0x00)(ty 0)(scl 3) (nx 1) 0x0000000000000070 .data$_ZZ3getI3oldEivE3val
但是类模板和模板静态成员函数改变了它们的地址：
// Old
File
[ 77](sec 1)(fl 0x00)(ty 0)(scl 3) (nx 1) 0x00000000000012f0 .text$_ZN12foo_templateI3oldE3getEv
AUX scnlen 0x1b nreloc 3 nlnno 0 checksum 0x0 assoc 0 comdat 2
[ 79](sec 1)(fl 0x00)(ty 20)(scl 2) (nx 1) 0x00000000000012f0 _ZN12foo_templateI3oldE3getEv
AUX tagndx 0 ttlsiz 0x0 lnnos 0 next 0
[ 81](sec 2)(fl 0x00)(ty 0)(scl 3) (nx 1) 0x0000000000000080 .data$_ZZN12foo_templateI3oldE3getEvE3val
AUX scnlen 0x4 nreloc 0 nlnno 0 checksum 0x0 assoc 0 comdat 3
[ 83](sec 1)(fl 0x00)(ty 0)(scl 3) (nx 1) 0x0000000000001310 .text$_ZN3foo3getI3oldEEiv
AUX scnlen 0x1b nreloc 3 nlnno 0 checksum 0x0 assoc 0 comdat 2
[ 85](sec 1)(fl 0x00)(ty 20)(scl 2) (nx 0) 0x0000000000001310 _ZN3foo3getI3oldEEiv
[ 86](sec 2)(fl 0x00)(ty 0)(scl 3) (nx 1) 0x0000000000000090 .data$_ZZN3foo3getI3oldEEivE3val
// New
File
[ 77](sec 1)(fl 0x00)(ty 0)(scl 3) (nx 1) 0x0000000000001370 .text$_ZN12foo_templateI3oldE3getEv
AUX scnlen 0x1b nreloc 3 nlnno 0 checksum 0x0 assoc 0 comdat 2
[ 79](sec 1)(fl 0x00)(ty 20)(scl 2) (nx 1) 0x0000000000001370 _ZN12foo_templateI3oldE3getEv
AUX tagndx 0 ttlsiz 0x0 lnnos 0 next 0
[ 81](sec 2)(fl 0x00)(ty 0)(scl 3) (nx 1) 0x00000000000000c0 .data$_ZZN12foo_templateI3oldE3getEvE3val
AUX scnlen 0x4 nreloc 0 nlnno 0 checksum 0x0 assoc 0 comdat 3
[ 83](sec 1)(fl 0x00)(ty 0)(scl 3) (nx 1) 0x0000000000001410 .text$_ZN3foo3getI3oldEEiv
AUX scnlen 0x1b nreloc 3 nlnno 0 checksum 0x0 assoc 0 comdat 2
[ 85](sec 1)(fl 0x00)(ty 20)(scl 2) (nx 0) 0x0000000000001410 _ZN3foo3getI3oldEEiv
[ 86](sec 2)(fl 0x00)(ty 0)(scl 3) (nx 1) 0x0000000000000110 .data$_ZZN3foo3getI3oldEEivE3val
解决方案
符号按名称链接，因此更改共享库中符号的位置不会更改 ABI。
您的插件已链接到，core因此它使用来自core的符号，其中定义的符号core_new是分开的，因此您违反了 ODR。编译您的 repo、删除core.exe、重命名core_new.exe为，core.exe以便只有一个副本，然后运行core.exe现在输出您的预期值。这些都与 ABI 无关
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