如何解决这个内存泄漏问题？

andy8496

求教各位大神，问题如下：

因为要实现C调用Fortran，Fortran的dll中有如下代码：

[Fortran] 纯文本查看 复制代码

subroutine cf_test(ps_list) BIND(C)
!DEC$ ATTRIBUTES DLLEXPORT :: cf_test
implicit none
  type(C_PTR) , value :: ps_list
  character(len=:), pointer :: s_list ! 直接character(len=10000000), pointer :: s_list  会Stack overflow
  allocate( character(len=10000000)::s_list )
  s_list = repeat("8",9999990) // C_NULL_CHAR
  ! 没有 deallocate(s_list) 是不是内存泄漏？    
  call c_f_pointer(ps_list, s_list )
end subroutine

目前上述程序暂时可以正常跑。但是上面的内存泄漏该如何解决？
虽然可以通过  character(len=:), pointer :: s_list 直接写成 character(len=10000000), pointer :: s_list 然后通过编译设置来避免 Stack overflow但是因为C端不一定有机会/权限进行Stack 的设置，所以目前只能如上编写程序。
肯请各路大神赐教！

andy8496

fcode 发表于 2024-12-16 21:17
[mw_shl_code=fortran,true]  allocate( character(len=n)::s_list ) !//分配了 Fortran 内存，并用 s_list ...

刚又反复试了几种情况，这次明白了。之前一直回避使用Fortran的指针，所以这块也没有深入的理解。我就是以为会占用 n 字节的

再次感谢大佬出手相助！

fcode

[Fortran] 纯文本查看 复制代码

  allocate( character(len=n)::s_list ) !//分配了 Fortran 内存，并用 s_list 指向分配的地址
  call c_f_pointer( ps_list , s_list ) !// s_list 改为指向 ps_list，则原先指向的上一句分配的内存地址就内存泄漏了。
!//此时，上一句分配的内存空间并没有释放，但是已经无法再访问（因为 s_list 指向了新的地址）
deallocate(s_list)!// 此时释放的是 ps_list 指向的内存。请注意它必须是由 Fortran 分配的才行。不能是 C 分配的。
!//否则可能出现不可预料的结果。这是因为 Fortran 和 C 对于内存和分配和释放的机制不一定一样。

我不明白你为什么要在一个 free_test 释放内存的函数里 allocate 分配内存？这和普通的逻辑不符。

注意：
character(len=n), pointer :: s_list 是一个指针，自身占用内存很少（类似于一个地址，最多不过几十字节），并不会占用 n 字节。

andy8496

fcode 发表于 2024-12-16 14:26
圈重点：
1. 谁分配，谁释放。不要 Fortran 分配 C 释放，或者 C 分配，Fortran释放。
2. Fortran指针转换 ...

非常感谢！！！这块儿一直是一知半解。还有一点需要继续请教的是，之所以大费周章的折腾这个，是因为之前的Fortran端用了大的局部静态变量，导致stack overflow。那么对于：

[Fortran] 纯文本查看 复制代码

subroutine free_test(ps_list,n) BIND(C,Name="free_test")
!DEC$ ATTRIBUTES DLLEXPORT :: free_test
!implicit none //多余
  type(C_PTR) , value :: ps_list
  integer , value :: n
  character(len=n),  pointer :: s_list
  call c_f_pointer( ps_list , s_list ) !//先把 C 指针还原（转换）成 Fortran 指针，再释放
  deallocate(s_list)    
end subroutine

这一行：

[Fortran] 纯文本查看 复制代码

character(len=n), pointer :: s_list

可能依然存在这个问题。我若改成：

[Fortran] 纯文本查看 复制代码

subroutine free_test(ps_list,n) BIND(C,Name="free_test")
!DEC$ ATTRIBUTES DLLEXPORT :: free_test
!implicit none //多余
  type(C_PTR) , value :: ps_list
  integer , value :: n
  character(len=:),  pointer :: s_list
  allocate( character(len=n)::s_list )
  call c_f_pointer( ps_list , s_list ) !//先把 C 指针还原（转换）成 Fortran 指针，再释放
  deallocate(s_list)  ! 此时deallocate的是我新分配的指针？还是 C 指针还原成的 Fortran 指针？
end subroutine

会有内存泄漏的问题吗？能起到释放之前C指针的效果吗?

fcode

圈重点：
1. 谁分配，谁释放。不要 Fortran 分配 C 释放，或者 C 分配，Fortran释放。
2. Fortran指针转换成 C 指针，会丢失长度。需要额外的参数传递或约定来存储长度，以便释放的时候使用。
3. C 指针转换成 Fortran 指针，需要补上长度。
4. 下方的注释可以参考。

[C++] 纯文本查看 复制代码

extern "C" void cf_test1( char**); //不要写 stdcall, Fortran用 Bind(C 捆绑的函数是 cdecl 协定的
extern "C" void free_test( char * , int n );
extern "C" void cf_test2(char*,int n);

#include <stdio.h>

int main() {

        char* var = nullptr;
        cf_test1(&var); //由 Fortran 分配
        printf("%s\n\n\n",var);
        free_test(var,10000000); // 由 Fortran 释放
        
        var = new char[10000000];//由C分配
        cf_test2(var,10000000); //Fortran 只负责赋值
  printf("%s\n\n\n",var);
        delete[]var;//由C释放
        
        return 0;
}

[Fortran] 纯文本查看 复制代码

module f2c
use, intrinsic :: iso_c_binding
implicit none

contains

subroutine cf_test1(ps_list) BIND(C,Name="cf_test1")!//由 Fortran 分配
!DEC$ ATTRIBUTES DLLEXPORT :: cf_test1
!implicit none //多余
  type(C_PTR)  :: ps_list
  character(len=:) , pointer :: m_list
  allocate( character(len=10000000)::m_list ) !//先分配
  ps_list = c_loc(m_list) !//分配后把 Fortran 指针转换成 C 指针
  m_list = repeat("FOR",1000) // C_NULL_CHAR
end subroutine

subroutine cf_test2(ps_list,n) BIND(C,Name="cf_test2")!//由C分配
!DEC$ ATTRIBUTES DLLEXPORT :: cf_test2
!implicit none //多余
  type(C_PTR) , value :: ps_list
  integer , value :: n
  character(len=n),  pointer :: s_list
  call c_f_pointer( ps_list , s_list ) !//先 C 指针转换成 Fortran 指针，再赋值
  s_list = repeat("CCC",1000) // C_NULL_CHAR  
end subroutine


subroutine free_test(ps_list,n) BIND(C,Name="free_test")
!DEC$ ATTRIBUTES DLLEXPORT :: free_test
!implicit none //多余
  type(C_PTR) , value :: ps_list
  integer , value :: n
  character(len=n),  pointer :: s_list
  call c_f_pointer( ps_list , s_list ) !//先把 C 指针还原（转换）成 Fortran 指针，再释放
  deallocate(s_list)
end subroutine

end module

andy8496

楚香饭 发表于 2024-12-13 08:18
问题① type(c_ptr) , value :: 是不可能把分配后的地址传回C去的。你再检查一下，如果还有疑问，给出更多 ...

不好意思，原问题确实少了关键的行。正确的代码如下：

Fortran:

[Fortran] 纯文本查看 复制代码

module f2c
use, intrinsic :: iso_c_binding
implicit none
character(len=:), private , pointer :: m_list

contains

subroutine cf_test1(ps_list) BIND(C)
!DEC$ ATTRIBUTES DLLEXPORT :: cf_test1
implicit none
  type(C_PTR)  :: ps_list

  allocate( character(len=10000000)::m_list )
 call c_f_pointer(ps_list, m_list ) 
  m_list = repeat("HOHOHO",1000) // C_NULL_CHAR   
  
end subroutine


subroutine cf_test2(ps_list) BIND(C)
!DEC$ ATTRIBUTES DLLEXPORT :: cf_test2
implicit none
  type(C_PTR) , value :: ps_list
  character(len=:),  pointer :: s_list
  allocate( character(len=10000000)::s_list )
  s_list = repeat("HOHOHO",1000) // C_NULL_CHAR  
  call c_f_pointer(ps_list, s_list )
end subroutine


subroutine free_test() BIND(C)
!DEC$ ATTRIBUTES DLLEXPORT :: free_test
implicit none
  deallocate(m_list)
end subroutine

end module

C++:

[C++] 纯文本查看 复制代码

extern "C" void  __stdcall cf_test1( char**);
extern "C" void  __stdcall free_test( );
extern "C" void  __stdcall cf_test2(char*);
int main() {

	char* var = new char[10000000];

	cf_test1(&var);
	free_test();
	
cf_test2(var);


	delete[]var;

	return 0;
}

目前好像是啥也传不过来了。

折腾了一个周末，不知道问题在哪里
只能再来请教

楚香饭

问题① type(c_ptr) , value :: 是不可能把分配后的地址传回C去的。你再检查一下，如果还有疑问，给出更多的代码。
至少你目前给的代码，ps_list 这个参数并没有被使用到。

问题② 当你把分配的地址传回C语言去，C语言不需要了，再调用另一个函数把地址传回Fortran，有必要的话把数组大小也传回来。
Fortran把C指针通过 call c_f_pointer再转回 Fortran 的指针，再进行释放即可。

andy8496

楚香饭 发表于 2024-12-11 21:59
type(c_ptr) , value :: a
对应于 C/C++ 语言的指针：
[mw_shl_code=c,true]char * p;

感谢回复。

您说的我现在理解了。但是
①问题中的代码加了 value修饰符，值却也能传回到C去，这个就有点奇怪了。这么看value不value的是不是就无所谓了？目前运行看似一切正常，就是内存泄漏不知道如何释放pointer.
②要释放我示例代码中的pointer,我目前只想到一个办法。就是在Fortran的module中放一个全局变量替换上述dll函数中局部变量来使用，然后另编一个函数专门用来释放这个全局变量。每次传回C之后，马上再调用这个函数来释放。不知道有没有优雅一些的写法？

楚香饭

type(c_ptr) , value :: a
对应于 C/C++ 语言的指针：

[C] 纯文本查看 复制代码

char * p;
cf_test(p);

，而
type(c_ptr) :: a
对应于 C/C++ 语言的“指向指针的指针”

[C] 纯文本查看 复制代码

char * p;
cf_test(&p);

如果你需要让 C 语言调用 Fortran 来分配一个内存给 C 语言使用。那么你必须使用“指向指针的指针”
并且，当你需要释放这个内存时，也必须调用 Fortran 的函数来让 Fortran 释放。

andy8496

楚香饭 发表于 2024-12-11 17:27
有 pointer 形容词的话，都是需要 deallocate 的，否则就会内存泄露

如果你不打算把分配的结果返回给 C 语 ...

要返回给C的。不太明白，我要释放而不能释放的是F的局部变量，修改函数参数怎么达到目的？
能辛苦您给写个C/F两端的示例吗？