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从 Windows 下的共享库中使用时会忽略 imbue/facet

分类：编程问答

如何解决从 Windows 下的共享库中使用时会忽略 imbue/facet

我有一个奇怪的行为，通过 facet 传递给 std::ostream 的 imbue 在 Android (imbue/facet ignored when used from shared libraries depending on dynamic load order under Android) 下的一个非常具体的架构中被忽略。

在尝试解决未解决的问题时，我可以使用更简单的架构在 Windows 下重现该问题。在如此简单的 MCVE 中解决这个问题更令人惊讶：

我声明了一个静态链接以提升 date_time 的共享库：

bug_datetime_libwin.h：

#pragma once

#ifdef BUG_DATETIME_LIBWIN_EXPORTS
    #define BUG_DATETIME_LIBWIN_API __declspec(dllexport)
#else
    #define BUG_DATETIME_LIBWIN_API __declspec(dllimport)
#endif

#include <ostream>

class BUG_DATETIME_LIBWIN_API BoostFacets
{
public:
    static void SetupStream( std::ostream& str );
    static void PrintTime( std::ostream& str );
};

bug_datetime_libwin.cpp：

#include "bug_datetime_libwin.h"

#ifdef _MSC_VER
#pragma warning(push)
#pragma warning( disable: 4005 ) // if one already included math.h,we get duplicated macro defeinition warnings
#endif
#include <boost/date_time/posix_time/posix_time.hpp>
#ifdef _MSC_VER
#pragma warning(pop)
#endif

#define READABLE_DATE_FORMAT "%Y-%b-%d"
#define READABLE_TIME_FORMAT_ACC "%H:%M:%s"

void BoostFacets::SetupStream( std::ostream& str )
{
    static std::string accurateFormat = std::string(READABLE_DATE_FORMAT) + " " + READABLE_TIME_FORMAT_ACC;
    
    boost::posix_time::time_facet* facet = new boost::posix_time::time_facet(accurateFormat.c_str());
    str.imbue(std::locale(str.getloc(),facet));
}

void BoostFacets::PrintTime( std::ostream& str )
{
    SetupStream( str );
    boost::posix_time::ptime t1(boost::gregorian::date(2002,boost::gregorian::Jan,10),boost::posix_time::time_duration(1,2,4));
    str << t1;
}

然后我有一个应用程序动态链接到共享库并静态链接到提高 date_time：

main.cpp：

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

#include "bug_datetime_libwin/bug_datetime_libwin.h"

int main( int argc,char* argv[] )
{
    {
        std::stringstream temp;
        BoostFacets::PrintTime( temp );

        std::cout << "PrintTime: " << temp.str().c_str() << std::endl;
    }

    {
        std::stringstream temp;
        BoostFacets::SetupStream( temp );

        boost::posix_time::ptime t1(boost::gregorian::date(2002,4));
        temp << t1;

        std::cout << "SetupStream: " << temp.str().c_str() << std::endl;
    }

    return 0;
}

该函数输出：

PrintTime: 2002-Jan-10 01:02:04.000000
SetupStream: 2002-Jan-10 01:02:04

如您所见，如果库在流上执行 imbue，创建一个 boost::posix_time::ptime 对象并将其打印到流中，则它工作正常。

但如果 lib 在流上执行 imbue，并且应用程序创建一个 boost::posix_time::ptime 对象并将其打印到字符串，则它无法正常工作：imbue 无效！

我做错了什么？

更新 1：

尝试将 boost 编译为共享库，以防止 Alan Birtles 提出的 ODR 违规。它没有解决问题。实际上，因为使用的 mincludes 是“仅标头”，因此甚至不需要链接此代码即可运行此代码。所以问题不是由于静态提升链接。

更新 2：

我使用调试器查看发生了什么：

问题来自：

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,p);
    }
    return os;
  }

在 posix_time_io.hpp 中。

  • 当main调用PrintTime时，它调用SetupStream，这里创建的facet id(boost::posix_time::time_facet::id)是5
  • 那么当 SetupStream 调用 str << t1 时，custom_ptime_facet 在 posix_time_io.hpp 的 operator<< 中的 id 值为 5，所以 { {1}} 返回 has_facet 并格式化字符串。
  • 当 main 调用 true 时，这里创建的 SetupStream id (facet) 仍然是 boost::posix_time::time_facet::id
  • 但是当 5 调用 main 时，str << t1 在 posix_time_io.hpp 的 custom_ptime_facet 中的 operator<< 值为 id，所以 { {1}} 返回 44 并且字符串未格式化。

我怀疑这是因为 has_facet 被包含两次：

  • 一旦从库中，将静态 false 分配给 posix_time_io.hpp
  • 一旦从程序中，将静态 custom_ptime_facet::id 分配给 5

所以我进行了测试，并在 MCVE 的主要功能结束时执行此操作：

custom_ptime_facet::id

输出44。之所以有效，是因为此处创建的 { static std::string accurateFormat = std::string(READABLE_DATE_FORMAT) + " " + READABLE_TIME_FORMAT_ACC; std::stringstream temp; boost::posix_time::time_facet* facet = new boost::posix_time::time_facet(accurateFormat.c_str()); temp.imbue(std::locale(temp.getloc(),facet)); boost::posix_time::ptime t1(boost::gregorian::date(2002,4)); temp << t1; std::cout << "main: " << temp.str().c_str() << std::endl; } 的 PrintTime: 2002-Jan-10 01:02:04.000000 为 facet，然后 id 返回 true。

这是否意味着，通过构造，因为它使用仅标头方法，提升日期时间将不允许一个模块设置 44 而另一个模块使用 has_facet？

解决方法

您违反了 ODR。由于 boost::posix_time::time_facet 是仅标头模板，因此每个翻译单元都有自己的模板实例副本。创建共享库或可执行文件时，链接器会将所有重复项合并到单个对象中。但是，在创建可执行文件时，链接器看不到共享库中对象的存在，因此可执行文件会获得自己的对象副本。这意味着静态 std::locale::id id 成员有两个单独的实例，标准库（正确）分配了不同的值。

要解决此问题，您必须从共享库中导出 time_facet，并确保您的可执行文件使用共享库版本而不是创建自己的副本。

在一个翻译单元的共享库中添加：

template class __declspec(dllexport)
boost::date_time::time_facet<boost::posix_time::ptime,char>;

在包含 boost 之后但在任何方面添加实例之前的应用程序中：

template class __declspec(dllimport)
boost::date_time::time_facet<boost::posix_time::ptime,char>;

在共享库边界上与 C++ 对象进行互操作时存在许多陷阱。将所有内容静态链接到单个可执行文件中要容易得多。

,

Alan 答案的替代方法是确保此代码仅编译一次。

所以我创建了一个新库 boost_datetime：

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,p);
    }
    return os;
}

在任何地方使用它，而不是直接使用 boost date_time。这彻底解决了这个问题。

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