为什么指针的值会意外更改

Why does the value of a pointer unexpectedly change?

本文关键字：意外 指针 为什么      更新时间：2023-10-16

我已经将C++集成到Matlab中；在我的示例中，有三个简单的文件：一个Matlab脚本main.m、一个Matlab类文件myClass.m和一个C++文件myMex.cpp。

在main.m中，我调用提供字符串作为输入的类。

main.m：

myVar = myClass('test.bin');

myClass.m：

classdef myClass < handle    
properties
bitStreamName;
cabac_handle;
end
methods
function obj = myClass(fn)      
obj.bitStreamName = fn;
obj.cabac_handle = myMex('First', obj.bitStreamName);
myMex('Second', obj.cabac_handle);
end
end
end

myMex.cpp：

#include "mex.h"
#include <iostream>
using namespace std;
void _main();
class CABAC {
public:
CABAC() {};
~CABAC() {};
char* fn;
};
// the MEX interface function
void mexFunction(
int nlhs, // Number of expected output mxArrays
mxArray *plhs[], // Array of pointers to the expected output mxArrays
int nrhs, // Number of input mxArrays
const mxArray *prhs[] // Array of pointers to the input mxArrays
)
{
CABAC *c; // pointer to (new) instance of the CABAC class
char* fn = 0;
char cmd[64]; // temp char array to hold the command
// start parsing the input command
mxGetString(prhs[0], cmd, sizeof(cmd));
string inputCmd(cmd);
if (inputCmd == "First")
{
// get the filename string
fn = mxArrayToString(prhs[1]);
c = new CABAC;
uintptr_t c_value = (uintptr_t)c;
plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
*mxGetPr(plhs[0]) = c_value; // return pointer to matlab environment
c->fn = fn;
mexPrintf("Pointer: %pn", c);
mexPrintf("Filename: %sn", c->fn);
}
else if (inputCmd == "Second")
{
uintptr_t my_value = *mxGetPr(prhs[1]);
CABAC *my_pointer =  (CABAC *)my_value;
mexPrintf("Pointer: %pn", my_pointer);
mexPrintf("Filename: %sn", my_pointer->fn);
}
}

第一次调用myMex.cpp时，我创建了一个类CABAC的对象，并且字符串"test.bin"与其属性fn相关联。最后，将指针的值返回到Matlab环境中。

第二次，我只是简单地将指针指向之前实例化的对象，在这里发生了一些奇怪的事情。特别是，打印指针的地址和属性fn时，前者总是正确的(即，地址与对象相同)，但后者有时是正确的(打印"test.bin")，有时是完全随机错误的(奇怪的字符串出现，每次执行都不同)。

要执行我的代码，只需在使用以下指令编译myMex.cpp后运行main.m：

mex CXXFLAGS="$CXXFLAGS -std=c++11" -g myMex.cpp

或

mex COMPFLAGS="$CXXFLAGS -std=c++11" -g myMex.cpp

你能帮我了解一下文件名是怎么回事吗？

EDIT：似乎在第一次调用myMex之后删除了c。如何将指向CABAC对象(及其所有属性)的指针保存在内存中？

这里有很多问题。首先，您要向double投射一个指针，该指针不保留其表示形式：

uintptr_t c_value = (uintptr_t)c;
plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);
*mxGetPr(plhs[0]) = c_value; // return pointer to matlab environment

相反，创建一个64位整数数组将指针保存到：

plhs[0] = mxCreateNumericMatrix(1, 1, mxUINT64_CLASS, mxREAL);
*(uint64_t*)mxGetData(plhs[0]) = (uint64_t)c;

(由于MATLAB R2018a，每种类型都有mxGetData的替代方案，在这种情况下，它将是mxGetUint64s)。

其次，当MEX文件被卸载时，存储器newed可能会被删除。这种情况随时可能发生。为了防止这种情况发生，请使用mexLock将MEX文件锁定在内存中。为了防止内存泄漏，你需要包含在处理完内存后删除内存的代码。由于你的MATLAB类是一个句柄类，所以这是可以实现的。

第三，用错误的指针调用MEX文件非常容易，这可能会导致所有MATLAB崩溃。对于您当前的实现来说，这是无法解决的。

第四，正如Navan所指出的，下面一行创建了字符串的副本，但在MATLAB维护的内存缓冲区中：

fn = mxArrayToString(prhs[1]);

MATLAB将在mexFunction结束时自动删除mxMalloc和类似程序分配的所有内存。因此，fn将指向释放的内存。您需要在您管理的内存中手动创建一个副本。我建议您将字符串复制到std::string中：

class CABAC {
public:
std::string fn;
};
fn = mxArrayToString(prhs[1]); // Will copy the string to `fn`.

然而，我建议采用不同的方法：

  • 在MEX文件中，保留一个指向已分配对象的指针数组
  • MEX文件不返回指针，而是返回数组索引
  • MEX文件现在可以测试输入"句柄"是否在数组的有效范围内，以及该数组是否包含有效指针或NULL指针(例如，对于已删除的对象或尚未使用的数组元素)
  • 锁定MEX文件，但允许使用命令解锁。解锁MEX文件也会删除所有分配的对象
  • 您可以包含逻辑，以便在删除最后一个分配的对象时自动解锁MEX文件

您应该知道，全局变量将在对MEX文件的调用之间持续存在(只要它被锁定)。因此，您需要一个全局数组(在mexFunction外部定义)来存储指针。或者，在mexFunction内部声明数组static。

这个MEX文件实现了这里描述的建议，尽管它远非一个微不足道的例子，但我希望它作为一个起点可能有用。在这个函数中，我使用std::map而不是普通数组来存储句柄。

相关文章：