GCC：-静态链接到pthread的--whole-archive配方在最新的gcc版本中停止工作

Question

针对pthread的静态链接在Linux上是一个困难的话题。它曾经用于将-lpthread包装为-Wl,--whole-archive -lpthread -Wl,--no-whole-archive（详细信息可以在answer中找到）。

结果是（用于pthread的符号为strong, not weak。自从Ubuntu 18.04左右（在gcc 5.4.0和gcc 7.4.0之间）以来，这种行为似乎已经改变，并且pthread符号现在总是以弱符号结尾，而与--whole-archive选项无关。

因此，-whole-archive配方停止工作。我的问题的目的是了解工具链中最近发生了哪些变化（编译器，链接器，标准库），以及可以采取哪些措施来恢复旧的行为。

示例：

#include <mutex>

int main(int argc, char **argv) {
  std::mutex mutex;
  mutex.lock();
  mutex.unlock();
  return 0;
}

在以下所有示例中，使用了相同的编译命令：

g++ -std=c++11 -Wall -static simple.cpp  -Wl,--whole-archive -lpthread  -Wl,--no-whole-archive

[以前，使用-static进行编译时，pthread符号（例如pthread_mutex_lock）很强（由T标记为nm），但是现在它们很弱（nm：]]]

Ubuntu 14.04：W

docker run --rm -it ubuntu:14.04 bash
Ubuntu 16.04：$ apt-get update
$ apt-get install g++

$ g++ --version
g++ (Ubuntu 4.8.4-2ubuntu1~14.04.4) 4.8.4

$ nm a.out | grep pthread_mutex_lock
0000000000408160 T __pthread_mutex_lock
00000000004003e0 t __pthread_mutex_lock_full
0000000000408160 T pthread_mutex_lock

docker run --rm -it ubuntu:16.04 bash
Ubuntu 18.04：$ g++ --version
g++ (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.12) 5.4.0 20160609

$ nm a.out | grep pthread_mutex_lock
00000000004077b0 T __pthread_mutex_lock
0000000000407170 t __pthread_mutex_lock_full
00000000004077b0 T pthread_mutex_lock

docker run --rm -it ubuntu:18.04 bash
总结：

• Ubuntu 14.04和16.04：

  $ g++ --version
  g++ (Ubuntu 7.4.0-1ubuntu1~18.04.1) 7.4.0
  
  $ nm ./a.out  | grep pthread_mutex_lock
  0000000000407010 T __pthread_mutex_lock
  00000000004069d0 t __pthread_mutex_lock_full
  0000000000407010 W pthread_mutex_lock

  （强符号）
• Ubuntu 18.04：T pthread_mutex_lock（弱符号）

在更复杂的示例中，这可能会导致分段错误。例如，在此代码中（可以找到未修改的文件W pthread_mutex_lock）：

here
尝试生成静态二进制文件失败，例如：

#include <pthread.h>
#include <thread>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <mutex>
#include <thread>
#include <vector>

std::mutex mutex;

void myfunc(int i) {
    mutex.lock();
    std::cout << i << " " << std::this_thread::get_id() << std::endl << std::flush;
    mutex.unlock();
}

int main(int argc, char **argv) {
    std::cout << "main " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
    std::vector<std::thread> threads;
    unsigned int nthreads;

    if (argc > 1) {
        nthreads = std::strtoll(argv[1], NULL, 0);
    } else {
        nthreads = 1;
    }

    for (unsigned int i = 0; i < nthreads; ++i) {
        threads.push_back(std::thread(myfunc, i));
    }
    for (auto& thread : threads) {
        thread.join();
    }
}
我试图删除$ g++ thread_get_id.cpp -Wall -std=c++11 -O3 -static -pthread -Wl,--whole-archive -lpthread -Wl,--no-whole-archive
$ ./a.out
Segmentation fault (core dumped)
，切换到-O3，切换到Gold链接器，等等。但是它总是崩溃。据我了解，静态二进制文件崩溃的原因是基本功能（例如clang++）不会以强符号结尾。因此，它们在最终的二进制文件中丢失，从而导致运行时错误。

除了Ubuntu 18.04，我还可以在带有gcc 10.0.0的Arch Linux上重现相同的行为。但是，在Ubuntu 14.04和16.04上，可以创建和执行静态二进制文件，而不会出现任何错误。

问题：

• [构建工具链中的哪些变化（在gcc 5.4.0和gcc 7.4.0之间？ （大胆的猜测：我看到那个时期的pthread_mutex_lock下降了。也许是原因吗？）
• 是回归，还是旧的解决方法不再正确。
• 如果没有回归，应该怎么做才能允许静态链接到pthread？

针对pthread的静态链接在Linux上是一个困难的话题。它曾经用于将-lpthread包装为-Wl，-整个存档-lpthread -Wl，-没有整个存档（详细信息可在此答案中找到）。 ...

Answer 1

新解决方法：pthread cleanup for C11