C++ ABI问题列表

Question

我看到了很多关于C++没有像C那样的标准ABI的讨论。我很好奇，究竟有什么问题？目前，我想到的包括：

1. 名称重整(Name mangling)
2. 异常处理(Exception handling)
3. RTTI

除了这些与C++相关的ABI问题外，还有其他问题吗？

- Puppy

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Windows 和 Unix 中的 wchar_t 有点令人烦恼，但我不确定如何对其进行分类 :-) - Šimon Tóth

“不，这并不明显。请给出一个“C++库中的C部分函数”在Windows上“无法工作”的示例。” - Ben Voigt

你在说什么？Linux使用UTF-8字符串。 - Puppy

@BenVoigt，所以你认为fopen期望UTF-8字符串？这真是太棒了。这是链接：https://dev59.com/dlvUa4cB1Zd3GeqPuH0A 顺便说一下，我使用MSVC、Intel和GCC，因为我教授C和C++，所以需要知道这些主要编译器的功能如何。 - Šimon Tóth

让我们在聊天中继续这个讨论。链接为：http://chat.stackoverflow.com/rooms/3662/discussion-between-let-me-be-and-ben-voigt - Šimon Tóth

Answer 1

脑海中浮现的：

C++ 特定内容:

• 'this' 参数的位置。
• 虚函数如何调用
  • 即是否使用 vtable 或其他方法
  • 实现这一过程所使用的结构体布局是什么。
• 多个定义如何处理
  • 多个模板实例化
  • 未内联的内联函数。
• 静态存储期对象
  • 如何处理创建（在全局范围内）
  • 如何处理函数局部创建（如何将其添加到析构器列表中）
  • 如何处理销毁（按创建的相反顺序销毁）
• 您提到了异常。但也需要了解在 main() 之外如何处理异常
  • 即在 main() 之前或之后

通用内容:

• 参数传递位置
• 返回值位置
• 成员对齐
• 填充
• 寄存器使用情况（哪些寄存器被保留，哪些是临时寄存器）
• 基本类型的大小（例如 int）
• 基本类型的格式（浮点数格式）

- Martin York

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你列出的所有问题都已经被现有的C++ ABI（例如ARM ABI）所覆盖。唯一没有包含在现有ABI中的是C++标准库对象的布局，正如我在之前的回答中指出的那样。 - Lindydancer

没有真正的C++实现不使用虚表。 - curiousguy

Answer 2

在我的经验中，最大的问题是C++标准库。即使有ABI规定了类应该如何布局，不同的编译器也提供了不同的std::string和std::vector等标准对象实现。

我并不是说无法对C++库对象的内部布局进行标准化，只是以前还没有这样做过。

- Lindydancer

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在Visual Studio 2008中更改编译器选项就足以导致std::vector的不兼容布局。 - quant_dev

@Tux-D 我认为他的意思是，STL类型不是不透明的。 - Šimon Tóth

这不是我的理解方式。他暗示STL对象有不同的接口，这是不正确的。我非常同意改变任何编译器标志可能会导致不兼容的二进制对象。 - Martin York

他们确实具有不同的接口。当成员函数被内联时，接口包括私有对象的布局，而不仅仅是标准中定义的公共接口。许多实现细节未在标准中指定。以小字符串优化为例。 - Ben Voigt

@quant_dev: MSVC标准库的调试版本与常规版本不兼容。实际上，新的libc++的目标之一就是具有兼容的布局，无论使用何种编译度数（这需要外部存储信息）...您是否了解其他可能影响布局的情况？ - Matthieu M.

Answer 3

我们最接近标准C++ ABI的东西是Itanium C++ ABI：

  

本文档编写为通用规范，可供各种架构上的C++实现使用。但是，它确实包含了针对Itanium 64位ABI的处理器特定材料，被标识为这样的。

GCC文档解释了对该ABI的C++支持：

  

从GCC 3.2开始，GCC用于C++的二进制约定基于一种书面的、供应商中立的C++ ABI，该ABI旨在针对64位Itanium进行特定设计，但也包括适用于任何平台的通用规范。其他编译器供应商在一些平台上也实现了这个C++ ABI，尤其是GNU/Linux和BSD系统。

正如@Lindydancer所指出的，您还需要使用相同的C++标准库或运行时。

- ysdx

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正如 @Lindydancer 所说，C++ 库在 Linux 上的二进制兼容性更多地与单一通用的 C++ 运行时库有关（由 g++ 提供），而不是与 ABI 有关。 - Ben Voigt

@BenVoigt，这是真的，也是你在API中看到许多指针用于传递向量或字符串内容的原因之一。现在，这些指针正在受到span、string_view等类似工具的竞争...你知道是否有努力使至少视图在不同的STL实现之间兼容吗？ - Patrick Fromberg

@PatrickFromberg，是的，Herb Sutter在2014年提出了一个建议。http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2014/n4028.pdf - ysdx

Answer 4

任何语言的ABI标准都需要来自想要支持这种标准的平台。特别是C/C++等语言，由于许多原因（主要是使语言变得不够灵活和不够可移植），这些语言的标准实际上无法做到这一点。C确实没有定义的ABI，但许多平台都定义了（直接或间接的）。C ++之所以没有出现这种情况，是因为这种语言更加复杂，而且经常更改。然而，Herb Sutter有一个非常有趣的提议，关于如何让更多的平台创建标准的ABI，以及开发人员如何编写使用标准ABI的代码:https://isocpp.org/blog/2014/05/n4028。他指出了C ++通过extern "C"的方式链接到平台C ABI，但没有C ++ ABI的标准方式。我认为这个提案可以大大促进用C ++来定义接口而不是用C。

- Rick Wildes

Answer 5

我看到了很多關於 C++ 沒有像 C 那樣的標準 ABI 的討論。標準的 C ABI 是什麼？C99 標準中的附錄 J 有 27 頁，除了未定義的行為（一些實現將某些 UB 定義為良好定義的行為）外，它還涵蓋了未指定的行為、實現定義的行為、區域特定的行為和常見擴展。

- David Hammen