来自 C# 的 mingw DLL：为啥我必须覆盖新/删除？

Posted 2023-04-13

【中文标题】来自 C# 的 mingw DLL：为啥我必须覆盖新/删除？

【英文标题】：mingw DLL from C#: why do I have to override new/delete?来自 C# 的 mingw DLL：为什么我必须覆盖新/删除？

【发布时间】：2018-10-03 15:30:20

【问题描述】：

我正在尝试在 Windows 10 上从 C# 调用最小的 C 函数。我使用 mingw/g++ 将 C 代码编译成 .dll

事实证明，我必须定义 opterator new[] 或使用 Visual Studio 编译 .dll。否则我的 C# 程序会因以下错误而崩溃：

The program '[14740] Test.exe' has exited with code -1073741819 (0xc0000005) 'Access violation'.

我真的很想了解这里到底发生了什么，以及如何在不覆盖所有新/删除运算符但仍使用 mingw 的情况下解决此问题。

这是重现错误的最小示例，包括解决方法（如果定义了 AddNewOperator，则将定义 operator new[] 并且生成的 .dll 将正常工作）：

Test.cs（使用 Visual Studio 2017 编译/运行）：

using System;
using System.Runtime.InteropServices;
class Program

    [DllImport("libTest", CallingConvention = CallingConvention.StdCall, ExactSpelling = true)]
    public static extern int TestFunction();
    static void Main(string[] args)
    
        Console.WriteLine("!!" + TestFunction());
    

使用mingw编译的Test.cpp（见下文）：

#include <new>
#include <cstdlib>

#ifdef AddNewOperator // This will fix the issue
void* operator new[](std::size_t sz)
    return std::malloc(sz);

#end

extern "C" 
int __stdcall __declspec(dllexport) TestFunction() 
        int* test = new int[3]; // removing this line will make everything work when building
        return test[2];

这是构建脚本：

# Remove the following # and the compiled dll will work just fine
g++ -g -s -Wall -c -fmessage-length=0 Test.cpp  #-DAddNewOperator
g++ -g -shared -o libTest.dll *.o -Wl,--subsystem,windows

编辑： 为 x86 而不是 64 位编译所有内容也解决了这个问题（这对我来说再次没有选择）

【问题讨论】：

我的意思是如果我想使用new[]。因此，如果我想使用new[]，我要么必须覆盖operator new[]，要么必须使用Visual Studio 编译.dll。我更改了这句话以进行澄清。

【参考方案1】：

TL;DR

您不得在编译器之间混合分配/释放！

您面临的问题非常棘手，实际上您的程序每次都应该崩溃，不管有没有void* operator new[](size_t)... 定义。

如果您调试您的程序，它实际上应该在删除您的 test 变量时崩溃。这个变量是使用 mingw 的 new 运算符创建的，但是使用 MSVC 删除运算符删除的，它们不是interoperable。所以你必须使用mingw的delete函数。

你可以做一个简单的测试：

c++ 代码：

int* test = nullptr;
int __stdcall __declspec(dllexport) TestFunction() 
    test = new int[3]; // note test is global
    return test[2];

void __stdcall _declspec(dllexport) CleanUp() 
    delete[] test;

c#代码：

public static extern int TestFunction();
public static extern int CleanUp();
static void Main(string[] args)

    Console.WriteLine("!!" + TestFunction());
    CleanUp();

---

为什么重新定义 new 操作符后程序不会崩溃？！

我实际上并不确定，但我认为，mingw 的 malloc 实现使用 legacy C runtime，它使用 HeapAlloc 进行分配，使用 HeapFree 删除您的 test 变量。简而言之，当您自定义定义 operator new 并在内部使用 malloc 时，您只是幸运/不幸，它没有崩溃......

但是，如果您使用 Visual Studio 编译它，则（dll 和 exe）都使用相同的运行时，因此分配/解除分配是在同一个内存空间管理器中完成的。 但仍然是 UB，你会遇到问题！例如：如果您使用 msvc10 创建您的库并希望将此库与 msvc14 一起使用，那么这里也会发生同样的情况！我记得一些来自内存管理错误的错误的代码问题；我们使用了一个用 msvc11 创建的库，但我们的代码是用 msvc12 编译的...

【讨论】：

我很清楚混合来自不同编译器的 new/delete 是危险的，但是当我只使用 new[] 运算符而根本不使用 delete 时，为什么我的示例代码会崩溃？此外，当我根本没有定义任何 new/delete 运算符时，我希望使用来自同一个编译器的实现，因此不会崩溃......

@kunzej UB 是 UB。如果您的代码尝试执行标准中未涵盖的操作，那么您就无法说明会发生什么。