使用 CxxTest 损坏的单例数据

Question

这是一个奇怪的问题，我不知道该怎么办。

我有类似以下的内容：

struct Parms
{
    const std::string value1;
    const std::string value2;

    std::string parm1;
    std::string parm2;

    Parms() : parm1(value1), parm2(value1) {}

    static const Parms& getDefaults()
    {
        static Parms defaults;
        return defaults;
    }
};

我通常这样使用：

Parms myParms = Parms::getDefaults();
myParms.parm1 = "crap";
functionThatNeedsParms(myParms);

非常简单。这从来没有让我头疼，直到我开始尝试使用 CxxTest 编写使用此代码的单元测试。我在不同的文件中有两个测试套件类，当我单独运行它们时，一切都很好。

当我把它们放在一起运行时，我看到了两件不好的事情。首先，整个核心转储试图双重释放静态默认变量。其次，如果我在 defaults 消失之前一段时间查看它的内容，但在我开始使用它之后，其中的 static const std::strings 已损坏（一些字母已随机更改，尽管它始终是每次运行都一样）。

到底是怎么回事？

Answer 1

双重释放和核心转储

我想我可以解释您遇到的“双重释放和核心转储”问题。我最近遇到了同样的事情，听起来你正在做和我一样的事情。

根据您的描述，您说当您“单独运行它们”时，它们工作正常，但如果您“一起运行它们”，则会出现双重释放/核心转储问题。

我发现如果同一个全局声明两次就会发生这种情况。

就我而言，我有类 foo，在一个文件中我有一个全局 class foo gFoo;，在另一个文件中我有一个全局 class foo gFoo;。 （是的，这听起来很愚蠢，实际上我正在链接一个文件 X.cxx 以及一个也包含 X.cxx 的共享库——结果基本上是相同的。）

现在，我预计编译器会对此抱怨，但显然有一些标志可以启用或禁用此检查，并且代码编译得很好。但是当程序终止并调用其所有析构函数时，它调用了 gFoo 的析构函数两次，并给了我双重释放消息以及核心转储。

鉴于您表示它独立工作正常但组合时失败，我敢打赌您在两个单独的文件中定义了全局，并且当它们自行编译时它工作正常，但是当您将它们组合起来进行单个测试时，您可能全局声明发生两次。

检查一下。

Answer 2

C 和 C++ 中的静态变量不是线程安全的。这意味着如果两个线程尝试访问您的单例对象，则可能会发生竞争条件（坏事）。解决问题的一种方法是使用线程本地存储。 pthreads 库支持这一点，并且一些编译器直接支持线程本地存储。

如果您的单例必须对所有线程都是全局的，则另一种方法是提供锁以确保一次只有一个线程可以访问您的数据。

然而，由于该问题仅在单元测试中出现。我建议不要运行多线程单元测试，除非您打算在多个线程中使用单例。

Answer 3

这高度依赖于您正在使用的编译器和平台，在没有实际看到测试的情况下，我只能猜测发生了什么。

我在您的代码中发现了一些误解：
1）你缺少复制运算符和复制构造函数
您正在复制包含 std::string 的实例，这些实例可能使用引用计数来实现。引用计数是在 std::string 的重载复制构造函数/运算符中实现的，但这些可能不会从类的隐式生成的复制构造函数中调用，因此会导致双重释放内存和其他令人讨厌的事情。复制运算符/构造函数应如下所示：

// Copy constructor
Parms(const Parms& oth)  { parm1 = oth.parm1; parm2 = oth.parm2; }

// Copy operator
Parms& operator= (const Parms& oth)  { 
  if (&oth == this)  // Check for self-assignment
    return *this;
  parm1 = oth.parm1;
  parm2 = oth.parm2;
  return *this;
}

2）我不太明白 value1 和 value2 的存在。看来您从未初始化它们，您只是在默认构造函数中使用它们将它们的（空）内容复制到 parm1 和 parm2 中。您可以完全避免这种情况，因为 parm1 和 parm2 在调用时会自动初始化为空字符串。

3）这里不需要使用单例模式。 getDefaults() 方法可以按如下方式实现：

static Parms getParms() { return Parms(); }

单例模式适用于在整个程序运行过程中只有一个实例的类，而您的类似乎并非如此。

这样您就可以从多个线程安全地使用 getParms() 函数，并且智能编译器将优化隐含的附加副本。