指针的值为什么会意外更改？

Question

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

在main.m中，我叫该类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CABAC类的对象，并将字符串"test.bin"与其属性fn关联。最后，指针的值返回到Matlab环境。

第二次，我只是简单地获得了指向先前实例化对象的指针，在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时，前者始终是正确的（即，地址与对象相同），而后者有时是正确的（"test.bin"是印刷），有时是完全随机的错误（出现奇怪的字符串，每次执行都不同）。

要执行我的代码，只需使用以下指令编译main.m后即可运行myMex.cpp：

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

或

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

您能帮我了解文件名怎么了吗？

编辑：似乎c在第一次myMex调用之后被删除。如何将指向CABAC对象（及其所有属性）的指针保留在内存中？

Answer 1

这里有很多问题。首先，您要投射一个指向double的指针，该指针不会保留其表示形式：

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;

（由于MATLAB R2018a有alternatives to mxGetData for each type，在这种情况下为mxGetUint64s）。

第二，当MEX文件被卸载时，可能会删除new ed的内存。这可以随时发生。为防止这种情况，请使用mexLock将MEX文件锁定在内存中。为防止内存泄漏，您将需要包含在完成使用后删除内存的代码。由于您的MATLAB类是一个句柄类，因此可以实现。

第三，使用错误的指针调用MEX文件非常容易，这很可能会使整个MATLAB崩溃。当前的实现无法解决这个问题。

第四，如Navan所指出，以下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将自动删除mxMalloc分配的所有内存，并在mexFunction末尾删除类似的内存。因此，fn将指向释放的内存。您需要在此处管理的内存中手动创建一个副本。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，我建议使用其他方法：

• 在MEX文件中，保留一个指向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的指针或NULL指针（例如，用于删除的对象还是用于数组）尚未使用的元素）。
• 锁定MEX文件，但允许使用命令对其进行解锁。解锁MEX文件也会删除所有分配的对象。
• 您可以包括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，在调用MEX文件之间，全局变量将保持不变（只要被锁定）。因此，您将需要一个全局数组（在mexFunction外部定义）来存储指针。或者，在static内声明数组mexFunction。

This MEX-file实现了此处描述的建议，尽管它不是一个简单的例子，但我希望它可以作为一个起点。在此函数中，我使用的是std::map而不是普通数组来存储句柄。