`std::call_once`在Windows上的Clang12上总是段错误（使用libstdc++时）

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我正在寻找一种解决方法，这可能涉及修补 libstdc++ 标头。保留二进制兼容性是首选但不是强制性的，因为除了 libstdc++ 之外，我没有使用任何预编译的 C++ 代码。

我想保留std::call_once接口，因为我正在尝试编译使用 is 的第三方代码，我不想更改它。

这是我的代码：

#include <iostream>
#include <mutex>

int main()
{
    std::once_flag flag;
    std::call_once(flag, []{std::cout << "Once!n";});
}

运行它会导致分段错误。

我使用 Clang 12 将它从 Ubuntu 交叉编译到 Windows，使用 MSYS2 GCC 10.2 的标准库。然后我用 Wine 测试结果（一个快速测试表明它在虚拟机上也崩溃了）。但是您应该能够通过在 Windows 上本地编译来重现结果（使用官方 Clang 二进制文件 + MSYS2 GCC，因为 MSYS2 还没有 Clang 12）。

我是这样编译的：

clang++-12 1.cpp --target=x86_64-w64-mingw32 --sysroot=/mingw64 -pthread -femulated-tls

如果我添加-g，GDB 显示如下：

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x00000001e014dc4a in ?? () from Z:homeholyblackcatSandbox2libgcc_s_seh-1.dll
(gdb) bt
#0  0x00000001e014dc4a in ?? () from Z:homeholyblackcatSandbox2libgcc_s_seh-1.dll
#1  0x00000000004015f3 in std::call_once<main::$_0> (__once=..., __f=...) at /mingw64/include/c++/10.2.0/mutex:721
#2  0x00000000004015b5 in main () at 1.cpp:8
(gdb) f 1
#1  0x00000000004015f3 in std::call_once<main::$_0> (__once=..., __f=...) at /mingw64/include/c++/10.2.0/mutex:721
721           __once_callable = std::__addressof(__callable);
(gdb) list
716           auto __callable = [&] {
717               std::__invoke(std::forward<_Callable>(__f),
718                             std::forward<_Args>(__args)...);
719           };
720     #ifdef _GLIBCXX_HAVE_TLS
721           __once_callable = std::__addressof(__callable);
722           __once_call = []{ (*(decltype(__callable)*)__once_callable)(); };
723     #else
724           unique_lock<mutex> __functor_lock(__get_once_mutex());
725           __once_functor = __callable;

Clang 版本是：

# clang++-12 --version --target=x86_64-w64-mingw32 --sysroot=/mingw64 -pthread -femulated-tls
Ubuntu clang version 12.0.1-++20210423082613+072c90a863aa-1~exp1~20210423063319.76
Target: x86_64-w64-windows-gnu
Thread model: posix

GCC 版本（提供 libstdc++）是：

# g++ --version
g++.exe (Rev10, Built by MSYS2 project) 10.2.0

用这个 GCC 编译代码（它是原生的，不是交叉编译），会产生一个工作代码。

这里发生了什么？是否有任何解决方法，或者我是否必须降级到 Clang 11？

我报告了一个Clang 错误。

这个错误看起来相关。

这是call_once预处理后的当前段错误实现：

struct once_flag
{
  private:
    typedef __gthread_once_t __native_type;
    __native_type _M_once = 0;

  public:
    constexpr once_flag() noexcept = default;
    once_flag(const once_flag &) = delete;
    once_flag &operator=(const once_flag &) = delete;
    template <typename _Callable, typename... _Args>
    friend void call_once(once_flag &__once, _Callable &&__f, _Args &&...__args);
};

extern __thread void *__once_callable;
extern __thread void (*__once_call)();
extern "C" void __once_proxy(void);

template <typename _Callable, typename... _Args>
void call_once(once_flag &__once, _Callable &&__f, _Args &&...__args)
{
    auto __callable = [&]
    {
        std::__invoke(std::forward<_Callable>(__f), std::forward<_Args>(__args)...);
    };
    __once_callable = std::__addressof(__callable);
    __once_call = []{(*(decltype(__callable) *)__once_callable)();};
    int __e = __gthread_once(&__once._M_once, &__once_proxy);
    if (__e)
        __throw_system_error(__e);
}

回答

这已在 Clang 主干中通过commit0e4cf80修复。（感谢@mstorsjo。）

在 Clang 更新到来之前，您可以修补 libstdc++ 标头作为解决方法。下面的补丁用static函数局部线程局部变量替换了全局线程局部变量，这些变量不受错误影响。

要申请，请将以下内容保存到patch.txt，然后执行patch /mingw64/include/c++/10.3.0/mutex patch.txt。

@@ -691,8 +691,8 @@ _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION

   /// @cond undocumented
 #ifdef _GLIBCXX_HAVE_TLS
-  extern __thread void* __once_callable;
-  extern __thread void (*__once_call)();
+  inline void *&__once_callable_get() {static __thread void *__ret; return __ret;}
+  inline void (*&__once_call_get())() {static __thread void (*__ret)(); return __ret;}
 #else
   extern function<void()> __once_functor;

@@ -703,7 +703,7 @@ _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
   __get_once_mutex();
 #endif

-  extern "C" void __once_proxy(void);
+  extern "C" inline void __once_proxy_inline(void) {__once_call_get()();}
   /// @endcond

   /// Invoke a callable and synchronize with other calls using the same flag
@@ -718,15 +718,15 @@ _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
            std::forward<_Args>(__args)...);
       };
 #ifdef _GLIBCXX_HAVE_TLS
-      __once_callable = std::__addressof(__callable); // NOLINT: PR 82481
-      __once_call = []{ (*(decltype(__callable)*)__once_callable)(); };
+      __once_callable_get() = std::__addressof(__callable); // NOLINT: PR 82481
+      __once_call_get() = []{ (*(decltype(__callable)*)__once_callable_get())(); };
 #else
       unique_lock<mutex> __functor_lock(__get_once_mutex());
       __once_functor = __callable;
       __set_once_functor_lock_ptr(&__functor_lock);
 #endif

-      int __e = __gthread_once(&__once._M_once, &__once_proxy);
+      int __e = __gthread_once(&__once._M_once, &__once_proxy_inline);

 #ifndef _GLIBCXX_HAVE_TLS
       if (__functor_lock)

这是 GCC 10.2 的等效补丁（上面是 10.3）：

@@ -691,8 +691,8 @@ _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
 
   /// @cond undocumented
 #ifdef _GLIBCXX_HAVE_TLS
-  extern __thread void* __once_callable;
-  extern __thread void (*__once_call)();
+  inline void *&__once_callable_get() {static __thread void *__ret; return __ret;}
+  inline void (*&__once_call_get())() {static __thread void (*__ret)(); return __ret;}
 #else
   extern function<void()> __once_functor;
 
@@ -703,7 +703,7 @@ _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
   __get_once_mutex();
 #endif
 
-  extern "C" void __once_proxy(void);
+  extern "C" inline void __once_proxy_inline(void) {__once_call_get()();}
   /// @endcond
 
   /// Invoke a callable and synchronize with other calls using the same flag
@@ -718,15 +718,15 @@ _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
            std::forward<_Args>(__args)...);
       };
 #ifdef _GLIBCXX_HAVE_TLS
-      __once_callable = std::__addressof(__callable);
-      __once_call = []{ (*(decltype(__callable)*)__once_callable)(); };
+      __once_callable_get() = std::__addressof(__callable);
+      __once_call_get() = []{ (*(decltype(__callable)*)__once_callable_get())(); };
 #else
       unique_lock<mutex> __functor_lock(__get_once_mutex());
       __once_functor = __callable;
       __set_once_functor_lock_ptr(&__functor_lock);
 #endif
 
-      int __e = __gthread_once(&__once._M_once, &__once_proxy);
+      int __e = __gthread_once(&__once._M_once, &__once_proxy_inline);
 
 #ifndef _GLIBCXX_HAVE_TLS
       if (__functor_lock)
@@ -735,8 +735,8 @@ _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
 
 #ifdef __clang_analyzer__
       // PR libstdc++/82481
-      __once_callable = nullptr;
-      __once_call = nullptr;
+      __once_callable_get() = nullptr;
+      __once_call_get() = nullptr;
 #endif
 
       if (__e)

  • Good old "replace global static with local static" trick still works 🙂
以上是`std::call_once`在Windows上的Clang12上总是段错误（使用libstdc++时）的全部内容。
THE END
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