c++ - 通过 dll 边界传递对 STL vector 的引用

Question

我有一个很好的库来管理需要返回特定字符串列表的文件。由于我将使用它的唯一代码将是 C++(和 Java，但这是通过 JNI 使用 C++)，我决定使用标准库中的 vector 。库函数看起来有点像这样(其中 FILE_MANAGER_EXPORT 是平台定义的导出要求):

extern "C" FILE_MANAGER_EXPORT void get_all_files(vector<string> &files)
{
    files.clear();
    for (vector<file_struct>::iterator i = file_structs.begin(); i != file_structs.end(); ++i)
    {
        files.push_back(i->full_path);
    }
}

我使用 vector 作为引用而不是返回值的原因是试图保持内存分配的合理性，并且因为 windows 真的不高兴我在 c++ 返回类型周围有 extern "C"(谁知道为什么，我的理解是所有 extern "C"所做的就是防止编译器中的名称修改)。反正这个和其他c++一起使用的代码一般如下:

#if defined _WIN32
    #include <Windows.h>
    #define GET_METHOD GetProcAddress
    #define OPEN_LIBRARY(X) LoadLibrary((LPCSTR)X)
    #define LIBRARY_POINTER_TYPE HMODULE
    #define CLOSE_LIBRARY FreeLibrary
#else
    #include <dlfcn.h>
    #define GET_METHOD dlsym
    #define OPEN_LIBRARY(X) dlopen(X, RTLD_NOW)
    #define LIBRARY_POINTER_TYPE void*
    #define CLOSE_LIBRARY dlclose
#endif

typedef void (*GetAllFilesType)(vector<string> &files);

int main(int argc, char **argv)
{
    LIBRARY_POINTER_TYPE manager = LOAD_LIBRARY("library.dll"); //Just an example, actual name is platform-defined too
    GetAllFilesType get_all_files_pointer = (GetAllFilesType) GET_METHOD(manager, "get_all_files");
    vector<string> files;
    (*get_all_files_pointer)(files);

    // ... Do something with files ...

    return 0;
}

该库是通过 cmake 使用 add_library(file_manager SHARED file_manager.cpp) 编译的。该程序使用 add_executable(file_manager_command_wrapper command_wrapper.cpp) 在单独的 cmake 项目中编译。两者都没有指定编译标志，只有那些命令。

现在该程序在 mac 和 linux 上都可以正常运行。问题是 window 。运行时出现此错误:

Debug Assertion Failed!

...

Expression: _pFirstBlock == _pHead

我发现并理解这是因为可执行文件和加载的 dll 之间存在单独的内存堆。我相信当内存在一个堆中分配并在另一个堆中释放时会发生这种情况。问题是，对于我的生活，我无法弄清楚出了什么问题。内存在可执行文件中分配并作为引用传递给 dll 函数，通过引用添加值，然后处理这些值并最终在可执行文件中释放。

如果可以，我会透露更多代码，但我公司的知识产权声明我不能，所以以上所有代码都只是示例。

任何对该主题有更多了解的人能够帮助我理解这个错误，并指出我调试和修复它的正确方向吗？不幸的是，自从我在 linux 上开发以来，我无法使用 windows 机器进行调试，然后将任何更改提交到通过 jenkins 触发构建和测试的 gerrit 服务器。我可以在编译和测试时访问输出控制台。

我确实考虑过使用非 STL 类型，将 c++ 中的 vector 复制到 char**，但内存分配是一场噩梦，我很难让它在 linux 上正常工作，更不用说 windows，而且它是可怕的多堆。

编辑:一旦文件 vector 超出范围，它肯定会崩溃。我目前的想法是放入 vector 中的字符串在dll堆上分配并在可执行堆上释放。如果是这种情况，谁能告诉我更好的解决方案？

Answer 1

您的主要问题是跨 DLL 边界传递 C++ 类型很困难。您需要以下内容

1. 相同的编译器
2. 相同的标准库
3. 异常(exception)设置相同
4. 在 Visual C++ 中，您需要相同版本的编译器
5. 在 Visual C++ 中，您需要相同的调试/发布配置
6. 在 Visual C++ 中，您需要相同的迭代器调试级别

等等

如果这是您想要的，我编写了一个名为 cppcomponents https://github.com/jbandela/cppcomponents 的仅 header 库这提供了在 C++ 中执行此操作的最简单方法。您需要一个对 C++11 有强大支持的编译器。 Gcc 4.7.2 或 4.8 将工作。 Visual C++ 2013 预览版也可以使用。

我将引导您使用 cppcomponents 解决您的问题。

1. git clone https://github.com/jbandela/cppcomponents.git 在您选择的目录中。我们将您运行此命令的目录称为 localgit

2. 创建一个名为 interfaces.hpp 的文件。在此文件中，您将定义可跨编译器使用的接口(interface)。

输入以下内容

#include <cppcomponents/cppcomponents.hpp>

using cppcomponents::define_interface;
using cppcomponents::use;
using cppcomponents::runtime_class;
using cppcomponents::use_runtime_class;
using cppcomponents::implement_runtime_class;
using cppcomponents::uuid;
using cppcomponents::object_interfaces;

struct IGetFiles:define_interface<uuid<0x633abf15,0x131e,0x4da8,0x933f,0xc13fbd0416cd>>{

    std::vector<std::string> GetFiles();

    CPPCOMPONENTS_CONSTRUCT(IGetFiles,GetFiles);


};

inline std::string FilesId(){return "Files!Files";}
typedef runtime_class<FilesId,object_interfaces<IGetFiles>> Files_t;
typedef use_runtime_class<Files_t> Files;

接下来创建一个实现。为此，请创建 Files.cpp。

添加以下代码

#include "interfaces.h"


struct ImplementFiles:implement_runtime_class<ImplementFiles,Files_t>{
  std::vector<std::string> GetFiles(){
    std::vector<std::string> ret = {"samplefile1.h", "samplefile2.cpp"};
    return ret;

  }

  ImplementFiles(){}


};

CPPCOMPONENTS_DEFINE_FACTORY();

最后这里是使用上面的文件。创建 UseFiles.cpp

添加以下代码

#include "interfaces.h"
#include <iostream>

int main(){

  Files f;
  auto vec_files = f.GetFiles();
  for(auto& name:vec_files){
      std::cout << name << "\n";
    }

}

现在你可以编译了。只是为了表明我们在编译器之间是兼容的，我们将使用 Visual C++ 编译器 cl 将 UseFiles.cpp 编译成 UseFiles.exe。我们将使用 Mingw Gcc 将 Files.cpp 编译成 Files.dll

cl/EHsc UseFiles.cpp/I localgit\cppcomponents

其中 localgit 是您在其中运行 git clone 的目录，如上所述

g++ -std=c++11 -shared -o Files.dll Files.cpp -I localgit\cppcomponents

没有链接步骤。只需确保 Files.dll 和 UseFiles.exe 在同一目录中即可。

现在使用 UseFiles

运行可执行文件

cppcomponents 也可以在 Linux 上运行。主要变化是在编译exe时需要在flag中添加-ldl，而在编译.so文件时需要在flag中添加-fPIC旗帜。

如果您还有其他问题，请告诉我。