什么会导致DLL中存在多个单例实例？

Question

我知道多年来这个问题已经以不同的形式被提出和回答，但我发现之前的问答与具体的例子过于相关，并没有让我充分理解为什么以及在什么情况下，dll 可以生成同一个单例的多个实例。我自己正在努力想出一个最小的可重复示例。

给定一个粗略形式的单例：

class Singleton
{
private:
    static Singleton* singleton;
public:
    Singelton(); // 
    ~Singleton(); // Not shown for brevity.
    static Singelton* getSingleton();
};

Singleton* Singleton::getSingleton()
{
    if (!singleton)
    {
        singleton= new Singleton;
    }

    return singleton;
}

这被编译到一个 dll 中（我称之为

SingletonAndOtherStuff.dll

），旨在由其他应用程序通过

LoadLibrary

加载。

接下来我开始感到困惑。

在一个单独的主应用程序（我将其称为

app.exe

）中，

SingletonAndOtherStuff.dll

通过两个位置的

LoadLibrary

加载。什么情况会导致静态变量

m_instance

出现多个副本？

• 在菱形图案的情况下，这会导致两个单例吗？：

             app.exe
            /       \
static/shared_lib static/shared_lib
            \       /
    SingletonAndOtherStuff.dll

• 如果我在磁盘上有完全相同的 dll 的多个副本，这会导致单例的多个副本吗？

                      app.exe
                     /       \
                    /         \
        static/shared_lib static/shared_lib
                 |                 |
SingletonAndOtherStuff.dll SingletonAndOtherStuff.dll

• 如果

  STATIC

  和

  SHARED

  之间存在其他组合或更长的

  app.exe

  和

  SingletonAndOtherStuff.dll

  库链，是否会导致单例的多个实例？

我只是在寻找一个解释，解释在 dll 加载两次的情况下，什么会导致此模式失败。

Answer 1

好吧，让我们一点一点地分解。在处理共享库时，您面临的这种困境在开发人员中很常见，而单例的存在只会增加另一层复杂性。感谢您提供详细的背景信息；我会处理每个部分。

1. DLL 内的单例：

首先，我们的单例指针是静态的，一旦我们的 DLL 被加载，它的位置就被保留在内存中。这个空间保持唯一，确保我们的单例在 DLL 仅加载一次时保持单一。

2. 多次加载 DLL 时会发生什么？：

事情是这样的：即使您在同一个进程中重复调用同一个 DLL 的 LoadLibrary，操作系统也不会每次都重新加载它。它很聪明，只是增加了其内部引用计数。这确保了我们的单例不会被克隆。

3. 关于钻石图案：

你已经绘制出的模式：

             app.exe
            /       \
static/shared_lib static/shared_lib
            \       /
    SingletonAndOtherStuff.dll

即使这两个静态/共享库都召唤了

SingletonAndOtherStuff.dll

，它在内存中仍然保持不变。所以，我们的伙伴

singleton

仍然是独一无二的。

4. 处理磁盘上的双DLL：

现在，考虑这个设置：

                  app.exe
                 /       \
                /         \
    static/shared_lib static/shared_lib
             |                 |
SingletonAndOtherStuff.dll SingletonAndOtherStuff.dll

如果您有两个相同的 DLL，但它们位于磁盘上的不同地址并且都被加载，则操作系统将它们视为不同的实体。这意味着它们各自在内存中拥有自己的位置，从而导致我们的

singleton

被复制。是的，你最终会得到两个单身人士。

5. 错综复杂的图书馆网：

图书馆链变得多么复杂并不重要。关键是什么？

SingletonAndOtherStuff.dll

被加载多少次，从磁盘上的哪些位置加载。不同的位置意味着不同的单例实例。

总结一下：当我们的 DLL 从一个进程内的单个位置被邀请一次时，单例会按预期运行。但是，如果您从多个地址提取同一个 DLL，即使它们是副本，您也会获得多个单例。这是共享库的一个奇怪的方面，在进入这样的领域时掌握这些动态至关重要。