为什么指针的值会意外改变？

Question

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

在 main.m 中，我调用 class 给出一个字符串作为输入。

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: %p\n", c);
        mexPrintf("Filename: %s\n", c->fn);
    }
    else if (inputCmd == "Second")
    {
        uintptr_t my_value = *mxGetPr(prhs[1]);
        CABAC *my_pointer =  (CABAC *)my_value;
        mexPrintf("Pointer: %p\n", my_pointer);
        mexPrintf("Filename: %s\n", my_pointer->fn);
    }
}

第一次调用 myMex.cpp 时，我创建了一个 class CABAC 的对象，并将字符串 "test.bin" 关联到它的属性 fn .最后将指针的值返回给Matlab环境。

第二次，我只是得到了指向先前实例化对象的指针，这里发生了一些奇怪的事情。特别是，同时打印指针的地址和属性 fn，前者总是正确的（即对象的地址相同），但后者有时是正确的（"test.bin" 是打印），有时完全随机错误（出现奇怪的字符串，每次执行都不同）。

要执行我的代码，您可以简单地 运行 main.m 在使用以下指令编译 myMex.cpp 之后：

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

或

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

你能帮我理解文件名发生了什么吗？

编辑：似乎 c 在第一个 myMex 调用后被删除。如何将指向 CABAC 对象（及其所有属性）的指针保存在内存中？

Answer 1

这里有很多问题。首先，您将指针投射到 double，它不保留其表示形式：

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 位整数数组以将指针保存到：

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

（自 MATLAB R2018a 起有 alternatives to mxGetData for each type，在本例中为 mxGetUint64s）。

其次，内存 newed 可能会在卸载 MEX 文件时被删除。这随时可能发生。为防止出现这种情况，请使用 mexLock 将 MEX 文件锁定在内存中。为防止内存泄漏，您需要包含在用完内存后删除内存的代码。由于你的MATLAB-class是一个handleclass，这个是可以完成的

第三，很容易用错误的指针调用 MEX 文件，这很可能会导致整个 MATLAB 崩溃。您当前的实施无法解决这个问题。

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

fn = mxArrayToString(prhs[1]);

MATLAB 将自动删除由 mxMalloc 分配的所有内存以及 mexFunction 末尾的类似内存。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`.

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但是，我会推荐一种不同的方法：

• 在您的 MEX 文件中，保留指向已分配对象的指针数组。
• MEX 文件没有 return 指针，而是 return 数组索引。
• MEX 文件现在可以测试输入 "handle" 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，但允许命令解锁它。解锁 MEX 文件也会删除所有分配的对象。
• 您可以包含在删除最后一个分配的对象时自动解锁 MEX 文件的逻辑。

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 之外定义）来存储指针。或者，在 mexFunction.

中声明数组 static

This MEX-file 实现了此处描述的建议，虽然它远非一个微不足道的示例，但我希望它可以作为一个有用的起点。在此函数中，我使用 std::map 而不是普通数组来存储句柄。