20181204-dev-problem-android-string-crash

Posted 2022-08-31 deepindeed

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post	android开发中奇怪crash问题	project	C++ android sdk	2018-12-04 04:04:10 -0800	关于字符串赋值导致crash的问题

引言

实际开发过程中，会遇到千奇百怪的问题。有的是因为库与系统不匹配，有时是因为标准库存在不兼容问题，当然也有内存申请释放访问的问题。 大部分奇怪的问题并不是必现，有的跟机器相关，偶的甚至跟人品有关系。总之，我们经常要与千奇百怪的问题打交道。今天就说说产品落地中遇到的一个关于字符串赋值导致crash的问题。

问题来源

在android系统中，测试一个C++动态库时，出现segment fault或者Invalid Address free 等问题，最终定位crash的位置时在一个字符串赋值的位置。例如：

class O 
public:
	void allfunction() = 0;
;

class AO : public O 
public:
	void otherFunc() = 0;
private:
	void setName(const std::string& name)
		LOG("Before setName");
		this->_name = name;
		LOG("Finished setName");
	
	string _name;
;

class BAO: public AO 
public:
	void otherFunc() override;
private:
	type _value;
;

class CBAO: public BAO 
public:
	void otherFunc() override;
	void otherFunc2();
private:
	type2 other_value;


AO* cbao = new CBAO;
cbao->setName("a name");

其中输出的信息中含有"Before setName"的信息，但是没有"Finished setName"。 然后如果将this->_name = name这行代码注释，那么这个问题就可以不出现。此外，采用如下的时候

AO* bao = new BAO;
bao->setName("a name");

竟然没有问题。好苦恼呀~~

探索1：

是不是因为std::string采用引用的方式，导致内存释放的时候出现多次释放。

这是不应该的，因为我们采用的是标准库，而且string会自己管理内存的，不应该导致这种问题的。而且我们通过对setName中_name赋值常量字符串，该问题仍然存在。

探索2：

如果不采用set函数方式进行赋值，而是将_name变为public类型，从而直接对对象成员进行赋值。

这样操作并没有什么实质性的变化，仍然存在存在这种现象，也就是说与对象的存储方式是与成员的可见性是没有关系的。

探索3：

采用char _name[256]代替std::string _name ，我们自己负责内存的管理，而不是由C++管理内存分配。

虽然这个问题绕过去了，但是后面仍然出现了类似的问题，因为我们的对象中还有其他string类型的成员变量。如果全部改用C类型的数组进行替换，代价太大。

探索4：

采用静态库进行测试，问题没有问题

为什么动态库就有问题，静态库没有问题呢？ ~~因为静态库中是直接将所有需要的文件都包含到静态库中。而动态库中拥有的是所有需要库的链接~~我们的动态库中是将所有需要的符号，库等等都编译进行去了的。而我们的软件库依赖其他软件库。

最终结论

问题原因

不同编译环境，以及编译配置导致依赖的静态库和target 动态库依赖了不同的c++标准库，由于两个标准库中的string实现是不同的，导致string对象在释放的时候出现crash。

fix方案

android项目中添加 -DANDROID_STL=gnustl_shared或者编译链接中添加TARGET_LINK_LIBRARIES(test_sdk_common gnustl_shared)用来显示声明链接的库为gnustl_shared库，从而使得多个动态库链接同一个标准库即可。

附录： Android 对C++库的支持

名称	说明	功能
libstdc++（默认）	默认最小系统 C++ 运行时库。	不适用
gabi++_static	GAbi++ 运行时（静态）。	C++ 异常和 RTTI
gabi++_shared	GAbi++ 运行时（共享）。	C++ 异常和 RTTI
stlport_static	STLport 运行时（静态）。	C++ 异常和 RTTI；标准库
stlport_shared	STLport 运行时（共享）。	C++ 异常和 RTTI；标准库
gnustl_static	GNU STL（静态）。	C++ 异常和 RTTI；标准库
gnustl_shared	GNU STL（共享）。	C++ 异常和 RTTI；标准库
c++_static	LLVM libc++ 运行时（静态）。	C++ 异常和 RTTI；标准库
c++_shared	LLVM libc++ 运行时（共享）。	C++ 异常和 RTTI；标准库

https://developer.android.google.cn/ndk/guides/cpp-support

兼容性

NDK 的 libc++ 不稳定。并非所有测试都能通过，而且测试套件并不全面。一些已知的问题包括： 如果在 ARM 上使用c++_shared，引发异常时可能会崩溃。 对wchar_t和语言区域 API 的支持受到限制。

C++ 异常

在高于 NDKr5 的所有 NDK 版本中，NDK 工具链可让您使用支持异常处理的 C++ 运行时。 但为确保与早期版本兼容，默认情况下它会编译所有支持 -fno-exceptions 的 C++ 来源。 您可以为整个应用或个别模块启用 C++ 异常。

要为整个应用启用异常处理支持，请将以下行添加到 Application.mk 文件中。要为个别模块启用异常处理支持，请将以下行添加到其各自的 Android.mk 文件中。

APP_CPPFLAGS += -fexceptions

RTTI

在高于 NDKr5 的所有 NDK 版本中，NDK 工具链可让您使用支持 RTTI 的 C++ 运行时。 但为确保与早期版本兼容，默认情况下它会编译所有支持 -fno-rtti 的 C++ 来源。

要为整个应用启用 RTTI 支持，请将以下行添加到 Application.mk文件中： APP_CPPFLAGS += -frtti 要为个别模块启用 RTTI 支持，请将以下行添加到其各自的 Android.mk 文件中： LOCAL_CPP_FEATURES += rtti 或者，您也可以使用： LOCAL_CPPFLAGS += -frtti

静态运行时

将 C++ 运行时的静态库变体添加到多个二进制文件可能导致意外行为。 例如，您可能会遇到：

内存在一个库中分配，在另一个库中释放，从而导致内存泄漏或堆损坏。 libfoo.so 中引发的异常在 libbar.so 中未被捕获，从而导致您的应用崩溃。 std::cout 的缓冲未正常运行 此外，如果您将两个共享库 – 或者一个共享库和一个可执行文件 – 链接到同一个静态运行时，每个共享库的最终二进制映像包含运行时代码的副本。 运行时代码有多个实例是表明有问题，因为运行时内部使用或提供的某些全局变量会重复。

此问题不适用于只包含一个共享库的项目。例如，您可以链接 stlport_static，并预期您的应用正确运行。 如果您的项目需要多个共享库模块，建议使用 C++ 运行时的共享库变体。

共享运行时

如果您的应用针对早于 Android 4.3（Android API 级别 18）的 Android 版本，并且您使用指定 C++ 运行时的共享库变体，则必须先加载共享库，再加载依赖它的任何其他库。

例如，应用可能具有以下模块:

• libfoo.so

• libfoo.so 使用的 libbar.so

• libfoo 和 libbar 使用的 libstlport_shared.so 必须以相反的依赖顺序加载库：

  static System.loadLibrary("stlport_shared"); System.loadLibrary("bar"); System.loadLibrary("foo");

注：调用System.loadLibrary()时不要使用 lib 前缀。

Android C++系统库

从上到下依次分为六层：

• 应用框架层
• 进程通信层
• 系统服务层
• Android运行时层
• 硬件抽象层
• Linux内核层

Android包含一个C/C++库的集合，供Android系统的各个组件使用。这些功能通过Android的应用程序框架（application framework）暴露给开发者。系统库包括九个子系统，分别是图层管理、媒体库、SQLite、OpenGLEState、FreeType、WebKit、SGL、SSL和libc。Android运行时包括核心库和Dalvik虚拟机，前者既兼容了大多数Java语言所需要调用的功能函数，又包括了Android的核心库，比如android.os、android.net、android.media等等。后者是一种基于寄存器的java虚拟机，Dalvik虚拟机主要是完成对生命周期的管理、堆栈的管理、线程的管理、安全和异常的管理以及垃圾回收等重要功能。下面列出一些核心库：

• 系统C库——标准C系统库（libc）的BSD衍生，调整为基于嵌入式Linux设备
• 媒体库——基于PacketVideo的OpenCORE。这些库支持播放和录制许多流行的音频和视频格式，以及静态图像文件，包括MPEG4、 H.264、 MP3、 AAC、 AMR、JPG、 PNG
• LibWebCore——新式的Web浏览器引擎,驱动Android 浏览器和内嵌的web视图
• FreeType ——位图和矢量字体渲染
• OpenGL——开放图形库（英语：Open Graphics Library，缩写为 OpenGL）是个定义了一个跨编程语言、跨平台的应用程序接口（API）的规范，它用于生成二维、三维图像。
• SQLite ——所有应用程序都可以使用的强大而轻量级的关系数据库引擎，SQLite是遵守ACID的关系数据库管理系统，它包含在一个相对小的C程序库中;

参考链接

[1]. Android gnustl_static VS gnustl_share

[2].C++支持