Wie übergebe ich Objekte sicher zwischen C-DLLs?

So übergeben Sie Objekte sicher zwischen C-DLLs

Einführung

Besonders die Übergabe von Klassenobjekten STL-Objekte zwischen DLLs in C können aufgrund von ABI- und Compiler-Kompatibilitätsproblemen eine Herausforderung darstellen. Durch sorgfältige Berücksichtigung dieser Faktoren und den Einsatz spezifischer Techniken ist es jedoch möglich, eine sichere und zuverlässige Datenübertragung zu erreichen.

ABI-Überlegungen

C fehlt eine standardisierte Anwendung Binärschnittstelle (ABI), was bedeutet, dass Datenlayouts und Aufrufkonventionen zwischen Compilern und Plattformen variieren können. Dies führt zu potenziellen Inkompatibilitäten bei der Datenübermittlung.

Compiler-Kompatibilitätsprobleme

Compiler verwenden möglicherweise unterschiedliche Pack- und Ausrichtungsstrategien für Klassenmitglieder, was zu Unterschieden im Speicherlayout führt. Darüber hinaus kann die Unterstützung für bestimmte Funktionen (z. B. die Neuordnung von Mitgliedern) variieren, was die Kompatibilität weiter erschwert.

Bewältigung der Herausforderungen

Um diese Herausforderungen zu mildern, sollten Sie die folgenden Strategien in Betracht ziehen:

• Vermeiden Sie die direkte Weitergabe von Objekten:Verwenden Sie stattdessen einfaches C Schnittstellen über „extern C“, um eine wohldefinierte und stabile ABI zu gewährleisten.

Klassenobjekte über DLL-Grenzen hinweg verwalten

Wenn Sie Klassenobjekte übergeben müssen, Befolgen Sie diese Schritte:

1. Konto für Datenpaketierung/-ausrichtung: Erzwingen Sie explizit das Packen oder verwenden Sie #pragma pack(1) für eine konsistente Ausrichtung in allen Umgebungen.
2. Standard-Layout-Klassen sicherstellen: Vermeiden Sie Nicht-Standard-Layout-Klassen, da eine Neuordnung der Mitglieder Daten stören kann Layoutkompatibilität.
3. Behalten Sie eine konsistente Aufrufkonvention bei:Verwenden Sie im gesamten Code dieselbe Aufrufkonvention (z. B. _cdecl in C).
4. Datentypgröße steuern: Verwenden Sie nach Möglichkeit Datentypen mit fester Größe oder verlassen Sie sich auf sichere Konvertierungen, um Größenschwankungen zu verringern.
5. Heap-Zuordnung verwalten: Nutzen Sie gemeinsam genutzte Heaps (z. B. GetProcessHeap), um Probleme mit isolierten Heaps zu vermeiden Heap-Segmente.
6. Behandeln Sie die STL-Schnittstelle: Entpacken Sie STL-Container und packen Sie sie in primitive Typen um, bevor Sie die DLL-Grenze überschreiten.
7. Berücksichtigen Sie Namensmangling:Verwenden Entzerrte Aliase in DLLs und Umschreibung von Funktionsnamen im Client-Code, um Namensverzerrungen zu umgehen Probleme.

Übergabe von Klassenobjekten als Funktionsparameter

Um Objekte sicher als Funktionsparameter zu übergeben, beachten Sie Folgendes:

• Übergabe per Zeiger: Übergeben Sie Klassenobjekte immer per Zeiger, um einen möglichen Absturz zu vermeiden Risiken.
• Puffer für Rückgabewerte bereitstellen:Verwenden Sie bestimmte Puffer zum Empfangen von Rückgabewerten von Funktionen, die Objekte zurückgeben.

Implementierungsbeispiel

Der folgende Codeausschnitt stellt ein Beispiel für einen sicheren Datenübergabemechanismus dar, indem eine vorlagenbasierte „Pod“-Klasse erstellt wird, die Datentypen umschließt und eine konsistente Handhabung über Compilergrenzen hinweg gewährleistet:

template<typename t>
class pod
{
public:
    pod() : data(nullptr) {}
    pod(const T& value) : data(reinterpret_cast<safe_type>(pod_malloc(sizeof(safe_type)))) { new(data) safe_type (value); }
    operator T() const { return *data; }
    ~pod() { pod_free(data); }
private:
    safe_type* data;
    using original_type = T;
    using safe_type = int32_t; // Example: Assume int is converted to int32_t for safer handling
    void* pod_malloc(size_t size) { HANDLE heapHandle = GetProcessHeap(); HANDLE storageHandle = nullptr; if (heapHandle == nullptr) { return nullptr; } storageHandle = HeapAlloc(heapHandle, 0, size); return storageHandle; }
    void pod_free(void* ptr) { HANDLE heapHandle = GetProcessHeap(); if (heapHandle == nullptr) { return; } if (ptr == nullptr) { return; } HeapFree(heapHandle, 0, ptr); }
};</safe_type></typename>

Dieses Beispiel umschließt grundlegende Funktionen Datentypen (wie int) in ihre sichereren Gegenstücke (z. B. int32_t) umwandeln, um eine konsistente Handhabung über Compiler und Umgebungen hinweg sicherzustellen. STL-Typen können auch mit ähnlichen Techniken gekapselt werden.

Zusätzliche Überlegungen

Obwohl es technisch möglich ist, C-Objekte über DLL-Grenzen hinweg zu übergeben, sollte dies nur als letztes betrachtet werden Resort. Die Externalisierung von Daten über einfache C-Schnittstellen oder andere plattformunabhängige Mechanismen wird dringend empfohlen, um die inhärenten Risiken und Komplexitäten zu vermeiden, die mit der DLL-übergreifenden Objektübergabe verbunden sind.

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