跨共享库分配和释放内存

Question

当使用Windows dll时，我们应该限制内存分配/释放在dll边界内，因为dll可能正在使用它自己的堆。因此，我们需要导出分配器和从dll中释放函数。

IsomeInterface* getObject();
void freeObject(IsomeInterface *object);

这样，对象的创建和删除将位于dll内部。

在linux上共享库（.so）也存在这个问题吗？在处理共享库时，我们是否也需要注意保持分配/释放在共享库内部。 我尝试了以下快速测试，在linux上可以工作。相同的例子在Windows DLL上不起作用（如果exe和dll都编译为/ MD以利用相同的堆，则Windows DLL将起作用）。

std::vector<int> vec;
vec.push_back(42);
PassAVector(vec);

PassAVector 存在于一个共享库中。

void PassAVector(std::vector<int> &vec)
{
     vec.push_back(1);  // These would cause reallocation
     vec.push_back(2);
     vec.push_back(3);
     vec.push_back(4);
     vec.push_back(5);
}

这是否意味着在unix上共享库与可执行文件共享堆（相当于windows上的/MD开关）？

是否可以通过在Linux上编译（一些编译器标志）共享库(.so)或可执行文件，使它们开始使用不同的堆（类似于Windows的/MT开关），并出现此问题？

编辑：找到这个，似乎表明跨边界传递STL是可以的，只要编译器是gcc。

- user3819404

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PassAVector 遭遇了一个不同的问题，与操作系统无关：C++ 没有标准 ABI。在模块边界传递 C++ 对象从来没有得到支持。 - IInspectable

@IInspectable 即使两个模块都使用相同的编译器版本和标志，并且使用相同的堆，也不行吗？ - user3819404

如果你使用完全相同的编译器和编译器选项编译API的两端，那么跨越C++对象是安全的（假设它们在跨模块边界时也同意分配器）。但由于你正在编译一个库，你无法控制调用者，所以一切都不确定。 - IInspectable

@IInspectable 同意。不同的编译器（或版本）意味着两个模块看到的std::vector实现不同，因此一切都无法预测。在这里，我特别想了解堆的情况。在Windows上，模块可以有不同的堆，即使使用相同的编译器/配置，如果分配跨越边界，也无济于事。对于gcc而言，堆的情况如何？ - user3819404

我不熟悉Linux中共享对象的实现细节，因此无法对此发表评论。在Windows上，解决此问题的一个成熟方案是COM（或其后继者Windows Runtime）。这使您可以自由地在模块边界（或进程或计算机）之间交换对象。 - IInspectable

自从VC++2017开始，使用Windows不再需要此做法，因为您可以编译成通用C运行时库(UCRT)，详情请见https://devblogs.microsoft.com/cppblog/introducing-the-universal-crt/。这样，您甚至可以混合使用调试版和发布版的二进制文件，而至少在内存分配方面一切都能正常工作。 - Alois Kraus

Answer 1

只要您坚持使用Glibc或其他“常规”分配器（jemalloc、tcmalloc等），堆状态将由所有库共享，因此您可以在任何地方释放使用malloc分配的内存。

理论上可能会绕过这个限制。例如，某个库可能链接了自定义实现的malloc/free（通过-Bsymbolic的符号脚本技巧），它有自己的私有堆，因此无法与程序的其他部分良好交互。但我从未在现实生活中见过这样的情况。

STL容器基于malloc/free，因此也可以跨库边界传递/修改它们。当然，不同的库可能使用不同的编译器和不兼容的STL版本（如libstdc++，libcxx等），但它们的C++容器类型将不同，编译器根本不会允许您将它们传递到不兼容的模块中。

- yugr

Answer 2

在C++中改变堆的常规方法是重载全局操作符new/delete。

在Windows中，该重载仅限于特定的dll，因此会出现问题。

在Linux中，重载的全局操作符通常是真正的全局-因此第一个获胜，但如果您真的想要其中的特定堆，则可以实现它（然后您需要导出分配和释放函数）： C++自定义全局new/delete覆盖系统库。

- Hans Olsson