在C语言中是否有一种方法可以覆盖malloc/free函数？

Question

有没有一种方法可以从C应用程序本身钩取malloc/free函数调用？

- Sujith Gunawardhane

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但你可以将其包装在自己的函数中，以便不覆盖原有内容。 - AntonH

这是非常特定于平台的，你应该明确指定你正在使用的平台/工具链。 - Matteo Italia

显然你不能覆盖它。因为C不支持函数重载。 - Sathish

@Sujith 无论在哪里，如果你使用C语言，你就不能。 - Sathish

规则是调用malloc的代码和调用free的代码应该在同一个.so文件中。因此，将库的内存公开为不透明句柄，并使用自己库中的代码进行管理，类似于FILE的fopen/fclose。 - user3458

Answer 1

malloc()和free()是在标准库中定义的；当链接代码时，链接器仅会搜索还未被先前遇到的目标代码解析的符号，并且从编译生成的目标文件始终在任何库之前链接。

因此，您可以通过在自己的代码中定义它来覆盖任何库函数，确保它具有正确的签名（相同的名称、相同数量和类型的参数以及相同的返回类型）。

- Clifford

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这个回答非常接近问题，尽管原始问题中要求的是malloc钩子函数，而不是重新实现。（+1） - Andreas Grapentin

@AndreasGrapentin：我不清楚他所说的“hooks”是什么意思，但这似乎与标题所暗示的问题略有不同。看起来他在问两个问题。 - Clifford

Answer 2

是的，你可以。这里有一个示例程序。它可以使用gcc 4.8.2进行编译和构建，但由于实现不可行，所以没有实际用途。

#include <stdlib.h>

int main()
{
   int* ip = malloc(sizeof(int));
   double* dp = malloc(sizeof(double));

   free(ip);
   free(dp);
}

void* malloc(size_t s)
{
   return NULL;
}

void free(void* p)
{
}

- R Sahu

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对于GNU / Linux，glibc还导出了__libc_malloc等函数，因此您可以从自己的malloc函数中调用它们，并仍然使用由glibc提供的malloc函数，并根据需要添加钩子逻辑。虽然不具备可移植性，但您需要使用dlsym来实现更具可移植性的解决方案。 - Andreas Grapentin

最后终于有人知道他们在说什么了。话虽如此，这段代码确实可以运行，但并没有分配内存。 - Clifford

@AndreasGrapentin：这取决于你的需求。你可以分配一个大的静态数组，并使用自己的分配算法将其用作堆，那么就没有操作系统依赖性。这基本上是大多数无操作系统嵌入式系统的做法。 - Clifford

@Clifford 这在应用程序代码中几乎从来都不是一个好主意，嵌入式系统当然又是另外一回事了。 - Andreas Grapentin

@AndreasGrapentin: 确实如此，但是这个问题涉及到GCC/Linux的事实还没有在问题中被明确提出，只有后来的评论，而我们无法知道为什么要问这个问题-因此需要“根据您的需求而定”的限定语。在Linux中，您将失去重要的灵活性和功能，例如虚拟内存，而大量的静态分配可能会影响其他被强制交换的进程的性能-但这个想法已经存在了（我是一个嵌入式系统开发人员）。 - Clifford

@Clifford 再次提到，非常正确。我认为我受到了问题主体中“hook”一词的影响 - 而 malloc hook 通常不是重新实现 =）这个问题需要一些澄清。很高兴你在上面的评论中请求了它们！ - Andreas Grapentin

Answer 3

不确定这是否算作“覆盖”，但您可以通过使用宏有效地更改调用malloc和free的代码的行为：

#define malloc(x) my_malloc(x)
#define free(x) my_free(x)

void * my_malloc(size_t nbytes)
{
    /* Do your magic here! */
}

void my_free(void *p)
{
    /* Do your magic here! */
}

int main(void)
{
   int *p = malloc(sizeof(int) * 4); /* calls my_malloc */
   free(p);                          /* calls my_free   */
}

- ApproachingDarknessFish

Answer 4

您可能需要使用LD_PRELOAD机制来替换malloc和free函数。

- Bryan Huang

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你能否添加更多信息，以便读者不需要谷歌“LD_PRELOAD”？顺便说一句，这是一个非常有趣的技巧，我以前从未见过它被使用过。 - Z4-tier

Answer 5

正如许多人已经提到的，这非常具有特定平台性。最“便携”的方法在this question的一个被接受的答案中描述了。将其移植到非POSIX平台需要找到适当的替代dlsym。

由于您提到了Linux/gcc，malloc钩子可能是最好的选择。

- user58697

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malloc 钩子已被弃用 - 取而代之的是，malloc 和相关函数作为弱符号导出，允许用户代码覆盖它们（请参见我在上面评论中链接的问题）。 - Andreas Grapentin

Answer 6

根据您使用的平台，您可能可以从库中删除默认的malloc/free，并使用链接器或图书管理员工具添加自己的malloc/free。我建议您只在私有区域中执行此操作，并确保不会损坏原始库。

- TRKemp

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危险且不必要。编辑：至少针对GNU / Linux =) - Andreas Grapentin

你不需要走那么远 - 只需定义一个同名函数，链接器就不会搜索库文件了。 - Clifford

Answer 7

在Windows平台上有一个Detour库，它可以在汇编语言级别上基本修补任何给定的函数。这允许拦截任何C库或操作系统调用，如CreateThread，HeapAlloc等。我在工作应用程序中使用了这个库来覆盖内存分配函数。

这个库是特定于Windows的。在其他平台上很可能有类似的库。

- Kirill Kobelev

Answer 8

C语言不支持函数重载，因此无法进行覆盖。

- Pranit Kothari

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重载与接管无关。 - chris

@chris 是的，没错。但是我认为，由于我们可以在C++中重载new操作符，所以我们无法在C语言中重载malloc函数。 - Pranit Kothari

重载malloc如何帮助替换它？除非您为非size_t参数提供更好的匹配项，否则调用malloc的所有内容仍将使用原始内容，即使是具有size_t参数的调用也仍将使用原始内容。 - chris

这真的取决于你使用的平台。在嵌入式系统中，编写自己的malloc()是相当常见的。 - TRKemp

赶快告诉dlmalloc、tcmalloc、jemalloc以及其他许多人，他们不能这样做！ - Javier

重载（Overload）和覆盖（Override）在C或C++中并不是同一回事。你可以通过定义来覆盖任何库代码。 - Clifford