x86_64-w64-mingw32-g++交叉编译下fstream判断文件存在失效问题

问题根因 #

你遇到的是Debian系官方源打包的x86_64-w64-mingw32交叉编译工具链的已知缺陷：其附带的libstdc++标准库没有正确处理Windows平台下文件打开失败的状态同步，打开不存在的文件时不会正确设置std::fstream的失败位，导致所有流状态判断都返回成功。
这个问题和WSL环境无关，是Debian对mingw-w64工具链的打包补丁缺失导致的，原生Windows下的MinGW工具链没有这个问题。

可行解决方案 #

以下方案均不需要提前判断文件存在再打开，不会引入TOCTOU（时间差攻击）风险：

1. 切换使用posix线程模型的交叉编译器
   Debian源同时提供win32和posix两种线程模型的mingw交叉编译器，posix版本的libstdc++修复了流状态同步的bug，直接安装对应包后使用即可：
   安装命令：

apt update && apt install g++-mingw-w64-x86-64-posix

编译时改用x86_64-w64-mingw32-g++-posix代替默认的编译器即可，不需要修改业务代码。
2. 编译时切换使用libc++标准库
如果不想更换编译器，可以在编译链接时添加参数，使用LLVM的libc标准库代替默认的libstdc，也可以解决这个问题：
编译命令示例：

x86_64-w64-mingw32-g++ test.cpp -o test.exe -stdlib=libc++ -lc++abi

3. 通过Win32错误码补充校验
   如果必须使用默认的win32线程模型编译器和libstdc++，可以在打开文件后读取当前线程的Win32错误码做补充校验，不需要额外打开文件，底层CreateFile调用的错误码会被正确保留：
   示例代码：

#include <fstream>
#include <iostream>
#include <windows.h>

int main(){
    std::fstream in_file("test.noexists", std::ios::in|std::ios::binary);
    bool open_ok = static_cast<bool>(in_file);
    if (open_ok) {
        DWORD last_err = GetLastError();
        // 排除文件/路径不存在的错误场景
        if (last_err == ERROR_FILE_NOT_FOUND || last_err == ERROR_PATH_NOT_FOUND) {
            open_ok = false;
        }
    }

    if (open_ok) {
        std::cout << "File exists" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "File doesn't exist" << std::endl;
    }
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Daniel Carrasco Marín