记一次因静态链接与动态链接冲突造成的异常

2024/10/03 · 1624 words · 4 minutes to read

Tags: cpp Static linking Dynamic linking

最近碰到了一个很奇怪的事情，有一个新的设备已经购买过来准备测试用，需要准备对应的驱动插件，但是这个驱动插件在写好后，实际运行的时候会导致我很久以前写的一个插件崩溃。因为较低优先级，所以负责的人并没有投入很大的精力去查这个问题，甚至给出了一个反而更加让人云里雾里的答复。不过我还是希望能得到一个准确合理的答案，在国庆期间花了一点点时间去排查，最终得到了结果，排查过程如下：

假如手中有一个主程序 main，这个程序会以某种顺序加载插件，插件以相同的类模板编译成的 so 文件形式存在。现在有若干插件，记为 A, B。

已知，插件 A 动态链接中包含了 libADependency.so，插件 B 动态链接中包含了 libBDependency.so。当运行主程序 main 时，程序先加载了 A，后加载了 B, 发生 CoreDump，通过 gdb 查看，显示的报错位置为 libBDependency.so 中的函数 TEST::TestFunc 生成的对象 TEST::TestObj 的类内函数 TestInstanceFunc 调用。

此时将插件 A 删除，再次运行主程序 main，运行一切正常，没有发生任何报错，也没有出现任何异常；但恢复插件 A 后，运行主程序 main, 仍然会出现 CoreDump。

根据他人的测试反馈，若使用 debug 模式编译插件 B ，就会出现上述现象，但若使用 release 模式进行编译，则不会出现上述现象。 ~虽然这个结论是错误的~

更换不同的几台设备，尽可能配置相同的环境后，运行程序 main 并加载 A、B 两个插件，会出现部分设备能复现，但其他设备不能复现，也就是复现率不是百分百，尤其是我的主力机，就属于无法复现的设备之一，无论插件 B 在编译时是使用 debug 模式还是 release 模式。

经过这些能复现问题的日志和不能复现问题的日志的比对，发现当先加载插件 A, 再加载插件 B 时，CoreDump 现象就会出现；当先加载插件 B，后加载插件 A 时，现象就消失。于是配置环境并修改 main 源代码，让插件 A 的优先级远先于其他任何插件，经过这般操作，即使是此前无法复现该现象的主力机，也成功复现了该现象。并且发现，无论插件 B 是以 debug 模式还是 release 模式进行编译，都仍然会发生 CoreDump 的现象。

由于插件 A 是新引入的插件，且 libADependency.so 仅插件 A 使用，而插件 B 已在各种情况下运行了很久，并且 gdb 显示的报错位置也是动态库 libBDependency.so 中用了很久的函数，正常情况下不应会报错，所以问题的根源在插件 A 或其动态链接的库，但插件 A 和其动态链接的库都没有明确使用了 libBDependency.so 的东西。

由于发生 CoreDump 的位置没有做异常处理 (~因为没想到会在这个地方崩溃,一般这里崩溃是无法分配到资源了，但使用场景下可以保证能够分配到~)，于是修改成了下述代码：

TEST::TestObj TestObject = TEST::TestFunc();
try {
    TestObject.TestInstanceFunc();
}
catch (const TEST::exception& Err) {
    Log::inf("Error info: %s", Err.what());
}
catch (const std::exception& Err) {
    Log::inf("Error info: %s", Err.what());
}
catch (...) {
    Log::inf("Unknown error happend");
}

再次运行程序 main, 仍然发生 CoreDump，但却没有捕捉到异常，此时怀疑问题并不在插件 B 的源代码中。

此时编译其他已有的插件并再次运行 main，发现，gdb 显示插件 C、D 同样会出现相同现象，且报错位置都和插件 B 相同，即同样通过 TEST::TestFunc 生成了 TEST::TestObj 对象，并随后调用了 TestInstanceFunc。由于插件 B、C、D 使用 libBDependency.so 的方式是独立实现的，理论上若是代码实现上的问题的话，不应该这些插件都会有问题，尤其是已经在各种情况下都运行过很久的前提下。

由于插件 A 中的代码没有任何和 libBDependency.so 相关的内容，因此怀疑是 libADependency.so 中静态链接了不同版本的 libBDependency.so，导致加载插件后，程序的符号表冲突(~理论上说，谁先加载并不代表谁的符号表会优先被使用，这个属于未定义行为~)。

此时（~不知道为啥，可能脑抽吧~）继续修改插件 B 的源码，修改为

TEST::TestObj TestObject = TEST::TestFunc();
try {
    TestObject.TestOtherInstanceFunc();
}
catch (const TEST::exception& Err) {
    Log::inf("Error info: %s", Err.what());
}
catch (const std::exception& Err) {
    Log::inf("Error info: %s", Err.what());
}
catch (...) {
    Log::inf("Unknown error happend");
}

仍然报错，并尝试了其他的类内函数也仍然报错。也就是说，TEST::TestFunc 返回的对象实际上不可用。

切换到 libADependency.so 所在目录，运行下列命令

strings libADependency.so | grep TEST

结果显示 libBDependency.so 中的所有函数都在其中，也就是说 libADependency.so 在编译时静态链接了某个版本的 libBDependency.so（~没有实际使用，但你不用为啥要静态链接进去啊~），而且静态链接的版本与插件 B、C、D 所使用的 libBDependency.so 不相同，才会导致这次的 CoreDump 问题。

记一次因静态链接与动态链接冲突造成的异常

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