Linux系列：如何用 C#调用 C方法造成内存泄露

技术分享 11个月前 (03-04) 0 999+

一：背景

1. 讲故事

好久没写文章了，还是来写一点吧，今年准备多写一点 Linux平台上的东西，这篇从 C# 调用 C 这个例子开始。在 windows 平台上，我们常常在 C++ 代码中用 extern "C" 导出 C风格的函数，然后在 C# 中用 DllImport 的方式引入，那在 Linux 上怎么玩的？毕竟这对研究 Linux 上的 C# 程序非托管内存泄露有非常大的价值，接下来我们就来看下。

二：一个简单的非托管内存泄露

1. 构建 so 文件

在 Windows 平台上我们会通过 MSVC 编译器将 C代码编译出一个成品 .dll，在 Linux 上通常会借助 gcc 将 c 编译成 .so 文件，这个.so 全称 Shared Object，为了方便讲解，先上一段简单的代码：

 #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <stdint.h> #include <string.h>  #define BLOCK_SIZE (10 * 1024)              // 每个块 10K #define TOTAL_SIZE (1 * 1024 * 1024 * 1024) // 总计 1GB #define BLOCKS (TOTAL_SIZE / BLOCK_SIZE)    // 计算需要的块数  void heapmalloc() {     uint8_t *blocks[BLOCKS]; // 存储每个块的指针      // 分配 1GB 内存，分成多个小块     for (size_t i = 0; i < BLOCKS; i++)     {         blocks[i] = (uint8_t *)malloc(BLOCK_SIZE);         if (blocks[i] == NULL)         {             printf("内存分配失败！n");             return;         }          // 确保每个块都被实际占用         memset(blocks[i], 20, BLOCK_SIZE);     }      printf("已经分配 1GB 内存在堆上！n"); }

接下来使用 gcc 编译，参考如下：

 gcc -shared -o libmyleak.so -fPIC myleak.c

-shared: 编译成共享库
-fPIC: 指定共享库可以在内存任意位置被加载（地址无关性）

命令执行完之后，就可以看到一个 .so 文件了，截图如下：

最后可以用 nm 命令验证下 libmyleak.so 中是否有 Text 段下的 heapmalloc 导出函数。

 root@ubuntu2404:/data2/c# nm libmyleak.so 0000000000004028 b completed.0                  w __cxa_finalize@GLIBC_2.2.5 00000000000010c0 t deregister_tm_clones 0000000000001130 t __do_global_dtors_aux 0000000000003e00 d __do_global_dtors_aux_fini_array_entry 0000000000004020 d __dso_handle 0000000000003e08 d _DYNAMIC 000000000000125c t _fini 0000000000001170 t frame_dummy 0000000000003df8 d __frame_dummy_init_array_entry 00000000000020f8 r __FRAME_END__ 0000000000003fe8 d _GLOBAL_OFFSET_TABLE_                  w __gmon_start__ 000000000000203c r __GNU_EH_FRAME_HDR 0000000000001179 T heapmalloc 0000000000001000 t _init                  w _ITM_deregisterTMCloneTable                  w _ITM_registerTMCloneTable                  U malloc@GLIBC_2.2.5                  U memset@GLIBC_2.2.5                  U puts@GLIBC_2.2.5 00000000000010f0 t register_tm_clones                  U __stack_chk_fail@GLIBC_2.4 0000000000004028 d __TMC_END__

2. C# 代码调用

so构建好了之后，后面就比较好说了，使用 dotnet new console -n CSharpApplication --use-program-main true 新建一个CS项目。

 root@ubuntu2404:/data2/csharp# dotnet new console -n CSharpApplication --use-program-main true The template "Console App" was created successfully.  Processing post-creation actions... Restoring /data2/csharp/CSharpApplication/CSharpApplication.csproj:   Determining projects to restore...   Restored /data2/csharp/CSharpApplication/CSharpApplication.csproj (in 1.7 sec). Restore succeeded.

编译下 C# 项目，然后将 libmyleak.so 放到 C#项目的 bin目录，修改 C# 代码如下：

 using System.Runtime.InteropServices;  namespace CSharpApplication;  class Program {     [DllImport("libmyleak.so", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]     public static extern void heapmalloc();      static void Main(string[] args)     {         heapmalloc();         Console.ReadLine();     } }

最后用 dotnet CSharpApplication.dll 运行：

 root@ubuntu2404:/data2/csharp/CSharpApplication/bin/Debug/net8.0# dotnet CSharpApplication.dll 已经分配 1GB 内存在堆上！

程序是跑起来了，那真的是吃了1G呢？可以先用 htop 观察程序，从截图看没毛病。

那这 1G 真的在 heap 上吗？可以用 maps 观察。

 root@ubuntu2404:~# ps -ef | grep CSharp root       10764   10730  0 13:35 pts/21   00:00:00 dotnet CSharpApplication.dll root       11049   11027  0 13:41 pts/22   00:00:00 grep --color=auto CSharp  root@ubuntu2404:~# cat /proc/10764/maps 614e1f592000-614e1f598000 r--p 00000000 08:02 1479867                    /usr/lib/dotnet/dotnet 614e1f598000-614e1f5a4000 r-xp 00005000 08:02 1479867                    /usr/lib/dotnet/dotnet 614e1f5a4000-614e1f5a5000 r--p 00010000 08:02 1479867                    /usr/lib/dotnet/dotnet 614e1f5a5000-614e1f5a6000 rw-p 00010000 08:02 1479867                    /usr/lib/dotnet/dotnet 614e5b5d9000-614e9b8a8000 rw-p 00000000 00:00 0                          [heap] ...   root@ubuntu2404:~# pmap 10764 10764:   dotnet CSharpApplication.dll 0000614e1f592000     24K r---- dotnet 0000614e1f598000     48K r-x-- dotnet 0000614e1f5a4000      4K r---- dotnet 0000614e1f5a5000      4K rw--- dotnet 0000614e5b5d9000 1051452K rw---   [ anon ] ...

根据 linux 进程的内存布局，可执行image之后是 heap 堆，可以看到 [heap] 约等于1G (614e9b8a8000 - 614e5b5d9000)，即 pmap 中的 1051452K。