C++调用Go方法的字符串传递问题及解决方案
【摘要】 C++调用Go方法时,字符串参数的内存管理需要由Go侧进行深度值拷贝。
现象
在一个APP技术项目中,子进程按请求加载Go的ServiceModule,将需要拉起的ServiceModule信息传递给Go的Loader,存在C++调用Go方法,传递字符串的场景。
方案验证时,发现有奇怪的将std::string对象的内容传递给Go方法后,在Go方法协程中取到的值与预期不一致。
经过一段时间的分析和验证,终于理解问题产生的原因并给出解决方案,现分享如下。
背景知识
Go有自己的内存回收GC机制,通过make等申请的内存不需要手动释放。
C++中为std::string变量赋值新字符串后,.c_str()和.size()的结果会联动变化,尤其是.c_str()指向的地址也有可能变化。
go build -buildmode=c-shared .生成的.h头文件中定义了C++中Go的变量类型的定义映射关系,比如GoString、GoInt等。其中GoString实际是一个结构体,包含一个字符指针和一个字符长度。
原理及解释
通过代码示例方式解释具体现象及原因,详见注释
C++侧代码:
1 //
2 // Created by w00526151 on 2020/11/5.
3 //
4
5 #include <string>
6 #include <iostream>
7 #include <unistd.h>
8 #include "libgoloader.h"
9
10 /**
11 * 构造GoString结构体对象
12 * @param p
13 * @param n
14 * @return
15 */
16 GoString buildGoString(const char* p, size_t n){
17 //typedef struct { const char *p; ptrdiff_t n; } _GoString_;
18 //typedef _GoString_ GoString;
19 return {p, static_cast<ptrdiff_t>(n)};
20 }
21
22 int main(){
23 std::cout<<"test send string to go in C++"<<std::endl;
24
25 std::string tmpStr = "/tmp/udsgateway-netconftemplateservice";
26 printf("in C++ tmpStr: %p, tmpStr: %s, tmpStr.size:%lu \r\n", tmpStr.c_str(), tmpStr.c_str(), tmpStr.size());
27 {
28 //通过new新申请一段内存做字符串拷贝
29 char *newStrPtr = NULL;
30 int newStrSize = tmpStr.size();
31 newStrPtr = new char[newStrSize];
32 tmpStr.copy(newStrPtr, newStrSize, 0);
33
34 //调用Go方法,第一个参数直接传std::string的c_str指针和大小,第二个参数传在C++中单独申请的内存并拷贝的字符串指针,第三个参数和第一个一样,但是在go代码中做内存拷贝保存。
35 //调用Go方法后,通过赋值修改std::string的值内容,等待Go中新起的线程10s后再将三个参数值打印出来。
36 LoadModule(buildGoString(tmpStr.c_str(), tmpStr.size()), buildGoString(newStrPtr, newStrSize), buildGoString(tmpStr.c_str(),tmpStr.size()));
37 //修改tmpStr的值,tmpStr.c_str()得到的指针指向内容会变化,tmpStr.size()的值也会变化,Go中第一个参数也会受到影响,前几位会变成新字符串内容。
38 //由于在Go中int是值拷贝,所以在Go中,第一个参数的长度没有变化,因此实际在Go中已经出现内存越界访问,可能产生Coredump。
39 tmpStr = "new string";
40 printf("in C++ change tmpStr and delete newStrPtr, new tmpStr: %p, tmpStr: %s, tmpStr.size:%lu \r\n", tmpStr.c_str(), tmpStr.c_str(), tmpStr.size());
41 //释放新申请的newStrPtr指针,Go中对应第二个string变量内存也会受到影响,产生乱码。
42 // 实际在Go中,已经在访问一段在C++中已经释放的内存,属于野指针访问,可能产生Coredump。
43 delete newStrPtr;
44 }
45 pause();
46 }
Go侧代码:
1 package main
2
3 import "C"
4 import (
5 "fmt"
6 "time"
7 )
8
9 func printInGo(p0 string, p1 string, p2 string){
10 time.Sleep(10 * time.Second)
11 fmt.Printf("in go function, p0:%s size %d, p1:%s size %d, p2:%s size %d", p0, len(p0), p1, len(p1), p2, len(p2))
12 }
13
14 //export LoadModule
15 func LoadModule(name string, version string, location string) int {
16 //通过make的方式,新构建一段内存来存放从C++处传入的字符串,深度拷贝防止C++中修改影响Go
17 tmp3rdParam := make([]byte, len(location))
18 copy(tmp3rdParam, location)
19 new3rdParam := string(tmp3rdParam)
20 fmt.Println("in go loadModule,first param is",name,"second param is",version, "third param is", new3rdParam)
21 go printInGo(name, version, new3rdParam);
22 return 0
23 }
Go侧代码通过-buildmode=c-shared的方式生成libgoloader.so及libgoloader.h供C++编译运行使用
1 go build -o libgoloader.so -buildmode=c-shared .
程序执行结果:
1 test send string to go in C++
2 in C++ tmpStr: 0x7fffe1fb93f0, tmpStr: /tmp/udsgateway-netconftemplateservice, tmpStr.size:38
3 # 将C++的指针传给Go,一开始打印都是OK的
4 in go loadModule,first param is /tmp/udsgateway-netconftemplateservice second param is /tmp/udsgateway-netconftemplateservice third param is /tmp/udsgateway-netconftemplateservice
5 # 在C++中,将指针指向的内容修改,或者删掉指针
6 in C++ change tmpStr and delete newStrPtr, new tmpStr: 0x7fffe1fb93f0, tmpStr: new string, tmpStr.size:10
7 # 在Go中,参数1、参数2对应的Go string变量都受到了影响,参数3由于做了深度拷贝,没有受到影响。
8 in go function, p0:new string eway-netconftemplateservice size 38, p1: p��� netconftemplateservice size 38, p2:/tmp/udsgateway-netconftemplateservice size 38
结论
结论:C++调用Go方法时,字符串参数的内存管理需要由Go侧进行深度值拷贝。即参数三的处理方式
原因:传入的字符串GoString,实际是一个结构体,第一个成员p是一个char*指针,第二个成员n是一个int长度。
在C++代码中,任何对成员p的char*指针的操作,都将直接影响到Go中的string对象的值。
只有通过单独的内存空间开辟,进行独立内存管理,才可以避免C++中的指针操作对Go的影响。
ps:不在C++中进行内存申请释放的原因是C++无法感知Go中何时才能真的已经没有对象引用,无法找到合适的时间点进行内存释放。
【声明】本内容来自华为云开发者社区博主,不代表华为云及华为云开发者社区的观点和立场。转载时必须标注文章的来源(华为云社区)、文章链接、文章作者等基本信息,否则作者和本社区有权追究责任。如果您发现本社区中有涉嫌抄袭的内容,欢迎发送邮件进行举报,并提供相关证据,一经查实,本社区将立刻删除涉嫌侵权内容,举报邮箱:
cloudbbs@huaweicloud.com
- 点赞
- 收藏
- 关注作者
作者其他文章
评论(0)