关于c++中的编译宏_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI

关于 _GLIBCXX_USE_CXX11_ABI

_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI是C++中的编译宏， 用来控制string及list使用的版本。 该宏仅在GCC5.1及后续版本中有效。

string及list的新版本符号是std::__cxx11::basic_string 及 std::__cxx11::list。

举例如下：

// test.cc
#include
void test(std::string &s)
{
    s = "Hello World";
        return;
}

编译使用-D_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI=1

[test]$ g++ -c -D_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI=1 test.cc
[test]$ nm test.o
0000000000000000 T _Z4testRNSt7__cxx1112basic_stringIcSt11char_traitsIcESaIcEEE
                 U _ZNSt7__cxx1112basic_stringIcSt11char_traitsIcESaIcEEaSEPKc
[test]$ c++filt _Z4testRNSt7__cxx1112basic_stringIcSt11char_traitsIcESaIcEEE
test(std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >&)
[test]$

编译使用-D_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI=0

[test]$ g++ -c -D_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI=0 test.cc
[test]$ nm test.o
0000000000000000 T _Z4testRSs
                 U _ZNSsaSEPKc
[test]$ c++filt _Z4testRSs
test(std::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >&)
[test]$

可以看到，-D_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI=1 编译后的符号是 std::__cxx11::basic_string，而-D_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI=0 编译后的符号是 std::basic_string。

由string版本不同引发的链接问题

从上节中看到，不同版本的string具有不同的符号。若程序使用了不同版本的库，则会有找不到符号的问题。举例如下：

// a.cc
#include
#include

using namespace std;
void a(string s)
{
    cout << s << endl;
    return ;
}

[test]$ g++ -c  -D_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI=1 a.cc
[test]$ nm a.o  | grep " T "
0000000000000000 T _Z1aNSt7__cxx1112basic_stringIcSt11char_traitsIcESaIcEEE
[test]$ c++filt  _Z1aNSt7__cxx1112basic_stringIcSt11char_traitsIcESaIcEEE
a(std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >)
[test]$

主程序：

// main.cc
#include
#include

using namespace std;
void a(string s);
int main()
{
    a("12345");
    return 0;
}

[test]$ g++ -c -D_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI=0 main.cc
[test]$ nm main.o | grep _Z1aSs
                 U _Z1aSs
[test]$ c++filt  _Z1aSs
a(std::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >)
[test]$

可以看到，main.o依赖的是std::basic_string， 而a.o中是std::__cxx11::basic_string，将main.o与a.o链接起来会找不到符号，如下：

[test]$ g++ main.o a.o
main.o：在函数‘main’中：
main.cc:(.text+0x32)：对‘a(std::string)’未定义的引用
collect2: 错误：ld 返回 1
[test]$

为什么实现两个版本的string?

在c++11之前的版本，允许string Copy On Write(即string COW)功能，新的C++11版本禁用了此项功能。在新的 C++11中新增了__cxx11这个命名空间以示区别。
简单来说， COW 功能是在string对象赋值时， 两个string对象共享内存， 只有在其中一个对象被修改时才会申请新的内存。
关于string COW功能，看如下的代码：

// test.cc

#include
#include

using namespace std;
int main()
{
    string s("str");
    string s1 = s;
    
    char *p = const_cast<char *>(s1.data());
    p[2] = '\0';

    cout << s << endl;
    cout << s1 << endl;

    return 0;
}

[test]$ g++  -D_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI=1  test.cc
[test]$ ./a.out
str
st
[test]$ g++  -D_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI=0  test.cc
[test]$ ./a.out
st
st

可以看到， -D_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI=0 编译时修改s1.data，s也被改变了， 说明s和s1共享了内存。 -D_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI=1时 s没改变，说明s和s1没有共享内存。

参考：
string底层实现之COW
Dual ABI