Original: https://mirokaku.github.io/Blog/2016/XP-Compatible-magic-statics/
事故缘由…
为了使用很爽的C++11 特性，我司最新项目是用的VS2015进行开发的。
但是同时又要对XP做兼容（讲真，我个人是不支持对Win7之前的系统做兼容的，我觉得影响发展）。
我们写了个COM组件作为插件，和驱动进行通讯。
在我们进行单元测试的时候，一切正常。但是出了测试安装包之后，发现加载插件会崩溃。
然后我们挂载了Windbg神器来定位崩溃点。
崩溃点是一个读取TLS，这个值为空
(外部静态对象才会有TLS)
想到单元测试程序也是通过VS2015编译的。我们就比较两个进程有啥不一样。
如图:
然后我们看一下 nt!_TEB 结构，发现 Tls Storage 就是 _TEB::ThreadLocalStoragePointer 字段。如图：
于是我们查了一下 ReactOS 0.3.15 看下这个字段到底是啥，找到了这个分配Tls的函数
NTSTATUS
NTAPI
LdrpAllocateTls(VOID)
{
PTEB Teb = NtCurrentTeb();
PLIST_ENTRY NextEntry, ListHead;
PLDRP_TLS_DATA TlsData;
SIZE_T TlsDataSize;
PVOID *TlsVector;
/* Check if we have any entries */
if (!LdrpNumberOfTlsEntries)
return STATUS_SUCCESS;
/* Allocate the vector array */
TlsVector = RtlAllocateHeap(RtlGetProcessHeap(),
0,
LdrpNumberOfTlsEntries * sizeof(PVOID));
if (!TlsVector) return STATUS_NO_MEMORY;
Teb->ThreadLocalStoragePointer = TlsVector;
/* Loop the TLS Array */
ListHead = &LdrpTlsList;
NextEntry = ListHead->Flink;
while (NextEntry != ListHead)
{
/* Get the entry */
TlsData = CONTAINING_RECORD(NextEntry, LDRP_TLS_DATA, TlsLinks);
NextEntry = NextEntry->Flink;
/* Allocate this vector */
TlsDataSize = TlsData->TlsDirectory.EndAddressOfRawData -
TlsData->TlsDirectory.StartAddressOfRawData;
TlsVector[TlsData->TlsDirectory.Characteristics] = RtlAllocateHeap(RtlGetProcessHeap(),
0,
TlsDataSize);
if (!TlsVector[TlsData->TlsDirectory.Characteristics])
{
/* Out of memory */
return STATUS_NO_MEMORY;
}
/* Show debug message */
if (ShowSnaps)
{
DPRINT1("LDR: TlsVector %x Index %d = %x copied from %x to %x\n",
TlsVector,
TlsData->TlsDirectory.Characteristics,
&TlsVector[TlsData->TlsDirectory.Characteristics],
TlsData->TlsDirectory.StartAddressOfRawData,
TlsVector[TlsData->TlsDirectory.Characteristics]);
}
/* Copy the data */
RtlCopyMemory(TlsVector[TlsData->TlsDirectory.Characteristics],
(PVOID)TlsData->TlsDirectory.StartAddressOfRawData,
TlsDataSize);
}
/* Done */
return STATUS_SUCCESS;
}但是这个函数并不能得到太多有用信息。我们又看了下谁调用了它，得到了 LdrpInitializeTls 这个函数，从这个函数里面，我们就知道，实际上 _TEB::ThreadLocalStoragePointer 这个字段就是 初始化好的PE文件里面的 Tls 表。
NTSTATUS
NTAPI
LdrpInitializeTls(VOID)
{
PLIST_ENTRY NextEntry, ListHead;
PLDR_DATA_TABLE_ENTRY LdrEntry;
PIMAGE_TLS_DIRECTORY TlsDirectory;
PLDRP_TLS_DATA TlsData;
ULONG Size;
/* Initialize the TLS List */
InitializeListHead(&LdrpTlsList);
/* Loop all the modules */
ListHead = &NtCurrentPeb()->Ldr->InLoadOrderModuleList;
NextEntry = ListHead->Flink;
while (ListHead != NextEntry)
{
/* Get the entry */
LdrEntry = CONTAINING_RECORD(NextEntry, LDR_DATA_TABLE_ENTRY, InLoadOrderLinks);
NextEntry = NextEntry->Flink;
/* Get the TLS directory */
TlsDirectory = RtlImageDirectoryEntryToData(LdrEntry->DllBase,
TRUE,
IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_TLS,
&Size);
/* Check if we have a directory */
if (!TlsDirectory) continue;
/* Check if the image has TLS */
if (!LdrpImageHasTls) LdrpImageHasTls = TRUE;
/* Show debug message */
if (ShowSnaps)
{
DPRINT1("LDR: Tls Found in %wZ at %p\n",
&LdrEntry->BaseDllName,
TlsDirectory);
}
/* Allocate an entry */
TlsData = RtlAllocateHeap(RtlGetProcessHeap(), 0, sizeof(LDRP_TLS_DATA));
if (!TlsData) return STATUS_NO_MEMORY;
/* Lock the DLL and mark it for TLS Usage */
LdrEntry->LoadCount = -1;
LdrEntry->TlsIndex = -1;
/* Save the cached TLS data */
TlsData->TlsDirectory = *TlsDirectory;
InsertTailList(&LdrpTlsList, &TlsData->TlsLinks);
/* Update the index */
*(PLONG)TlsData->TlsDirectory.AddressOfIndex = LdrpNumberOfTlsEntries;
TlsData->TlsDirectory.Characteristics = LdrpNumberOfTlsEntries++;
}
/* Done setting up TLS, allocate entries */
return LdrpAllocateTls();
}到了这步，我们以为可以很容易的解决问题，既然需要Tls目录，那我们给它一个不就行了？
所以我们给测试代码添加了一个Tls目录..
#pragma comment(linker, "/INCLUDE:__tls_used")
#pragma data_seg(".CRT$XLB")
PIMAGE_TLS_CALLBACK TlsCallBackArray[] = { TlsCallBackFunction };
#pragma data_seg()不过我们还是太天真了..我们的Tls的回调啥也没做，所以在程序执行的时候，执行到并没有初始化的对象直接崩溃了..（对，VS2015生成的Tls表（回调）就是用来初始化静态对象的。）
后来…
我们在 MSDN 发现一个相关的说明
Starting in C++11, a static local variable initialization is guaranteed to be thread-safe.This feature is sometimes called magic statics.However, in a multithreaded application all subsequent assignments must be synchronized.The thread-safe statics feature can be disabled by using the /Zc:threadSafeInit- flag to avoid taking a dependency on the CRT.
大致意思是，由于在C++11开始可以保证静态本地变量初始化时是线程安全的，即“神奇的静态对象”
但是这个特性是默认需要CRT支持的，所以要关闭则需要增加一条编译选项
/Zc:threadSafeInit-
这样在XP上运行就不会出现问题了。
好了，结束~ 以此记录，来避免自己再遇到同样的坑 (●ˇ∀ˇ●)
Reference:
https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/cpp/storage-classes-cpp?view=vs-2019
https://reverseengineering.stackexchange.com/questions/14171/thread-local-storage-access-on-windows-xp
https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/build/reference/zc-threadsafeinit-thread-safe-local-static-initialization?view=vs-2019
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