如何hook malloc内存申请失败?

本文探讨了C++中new操作符与malloc函数在内存管理上的差异,特别是在内存分配失败时的行为。通过_set_new_handler函数可以注册内存申请失败的处理函数,而_set_new_mode函数则使malloc也能调用同样的hook函数。

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申请内存时,C语言中有malloc函数,c++有更高级的new操作符。

new的其中一个特性就是可以注册一个内存申请失败的hook函数。

例如:在C++中我们可以调用_set_new_handler(),来设置一个"Allocation failure handler"函数,每当new申请内存失败时,这个函数就会被调用。而malloc默认并不支持这一特性。

有时需要将用C写的项目移植到C++上,通常不会用C++重写全部代码,保留C原来的功能带代码,新的功能才使用C++去写,但是在旧的C代码中malloc被广泛使用,但是又必须hook malloc申请内存失败的情况,该怎么办呢?

默认情况下malloc申请失败时不会调用new操作符的hook处理函数。但是可以通过_set_new_mode(),让malloc申请失败时也去调用hook处理函数。

下面是demo:

#include "stdafx.h"
#include "new.h"
#include <windows.h>


// Memory allocation failure handler.
int AllocationFailureHandler(size_t)
{
	// Do what ever you wish
	return 1;
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	/// Set the NewHandler and try "new" allocation failures.
	// The NewHandler will be called.
	_set_new_handler(AllocationFailureHandler);
	char* pAllocatedByNew = new char[0x7fffffff];

	// Check malloc. By default it won't call
	// newHandler on failure.
	char* pAllocatedByMalloc = (char*)malloc(1000000000000);

	// Enable allocation failure reporting for malloc.
	// and try once again. This time, NewHandler is called!
	_set_new_mode(1);
	pAllocatedByMalloc = (char*)malloc(1000000000000);

	return 0;
}

注意:
如果你使用在MFC项目中注册了一个NewHandler函数,将会覆盖掉MFC默认的内存申请失败处理函数。

<think>好的,用户问的是如果使用静态内存分配,那么vApplicationMallocFailedHook永远不会执行吗?首先,我需要回忆一下FreeRTOS的内存管理机制。FreeRTOS允许静态和动态内存分配,静态分配是在编译时分配内存,而动态分配是在运行时通过pvPortMalloc之类的函数申请内存。 用户提到的vApplicationMallocFailedHook钩子函数,通常是在动态内存分配失败时被调用的。所以,如果完全使用静态内存分配,意味着程序不会在运行时调用pvPortMalloc,因此内存分配失败的情况就不会发生,钩子函数自然也不会执行。这一点需要确认。 接下来,我需要检查FreeRTOS的配置选项。用户是否启用了configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK这个宏定义。只有当这个宏设置为1时,钩子函数才会被启用。不过即使用户启用了这个钩子,如果他们的代码中没有动态内存分配的话,这个钩子也不会被触发。 另外,用户可能在使用静态分配时,仍然在某些地方错误地使用了动态分配函数,比如创建任务或队列时没有指定静态内存。这时候如果有动态分配失败的情况,钩子函数还是会被调用的。所以需要明确用户是否完全避免了动态内存的使用。 还需要考虑FreeRTOS的不同内存分配策略,比如heap_1到heap_5,它们都是动态分配的方案。如果用户使用的是heap_1或heap_2等,即使配置了静态分配,可能在某些情况下仍会调用动态分配函数。不过严格来说,静态分配应该是不需要动态堆的,所以用户需要确认他们的配置是否正确,是否所有对象(如任务、队列)都使用了静态分配方法,比如xTaskCreateStatic而不是xTaskCreate。 总结起来,如果用户完全使用静态内存分配,并且正确配置所有对象使用静态方法,没有调用任何动态内存分配函数,那么vApplicationMallocFailedHook确实不会执行。但如果存在任何动态分配调用,即使配置了静态分配,钩子函数仍有可能被触发。需要提醒用户检查代码中是否有动态分配的使用,并确认配置是否正确。</think>### **问题分析** 当使用FreeRTOS时,`vApplicationMallocFailedHook` 钩子函数的作用是 **在动态内存分配失败时触发用户自定义处理逻辑**。若完全采用静态内存分配(即所有任务、队列、信号量等对象的内存均通过静态数组预分配),则动态内存分配相关操作(如 `pvPortMalloc()`)不会被执行,因此该钩子函数确实永远不会触发。 --- ### **1. 静态内存分配 vs 动态内存分配** #### **(1) 静态内存分配** - **原理**:所有内核对象(任务、队列、信号量等)的内存均通过预定义的静态数组分配。 - **配置方法**: - 在 `FreeRTOSConfig.h` 中设置 `configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION = 1`。 - 使用静态创建函数(如 `xTaskCreateStatic()`, `xQueueCreateStatic()` 等),显式指定内存块地址。 - **特点**: - 内存分配在编译时完成,无运行时内存碎片风险。 - **无需使用堆(Heap)**,因此与 `pvPortMalloc()` 完全无关。 #### **(2) 动态内存分配** - **原理**:通过FreeRTOS提供的堆管理器(如 `heap_1.c` 到 `heap_5.c`)在运行时动态分配内存。 - **触发条件**: - 使用动态创建函数(如 `xTaskCreate()`, `xQueueCreate()` 等)。 - 显式调用 `pvPortMalloc()` 或 `vPortFree()`。 - **依赖钩子**: - 若 `configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK = 1`,则动态内存分配失败时会调用 `vApplicationMallocFailedHook()`。 --- ### **2. 静态分配场景下的行为验证** #### **条件** - `configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK = 1`(启用了钩子功能)。 - 所有代码均使用静态内存分配,**未调用任何动态内存分配函数**。 #### **结论** - **`vApplicationMallocFailedHook` 永远不会执行**,因为动态内存分配操作未发生,不存在分配失败的可能。 - **根本原因**:静态分配与动态分配是互斥的,二者逻辑上互不干扰。 --- ### **3. 混合使用时的特殊情况** 若项目中 **同时存在静态和动态内存分配**,例如: - 大部分对象使用静态分配,但少数地方调用了 `pvPortMalloc()`。 - 动态分配函数(如 `xQueueCreate()`)被误用,未替换为静态版本 `xQueueCreateStatic()`。 此时: - 若动态内存分配失败,`vApplicationMallocFailedHook` 仍会触发。 - **关键点**:钩子函数的触发仅取决于是否实际发生了动态内存分配操作。 --- ### **4. 代码示例对比** #### **纯静态分配(不触发钩子)** ```c // FreeRTOSConfig.h #define configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION 1 // 启用静态分配 #define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK 1 // 启用钩子(但实际不会触发) // 静态分配任务栈和TCB(任务控制块) static StackType_t xTaskStack[1024]; static StaticTask_t xTaskTCB; void main() { // 静态创建任务(未使用动态内存) xTaskCreateStatic( vTaskFunction, // 任务函数 "Task1", // 任务名 1024, // 栈深度 NULL, // 参数 1, // 优先级 xTaskStack, // 栈内存地址 &xTaskTCB // TCB内存地址 ); vTaskStartScheduler(); } ``` #### **混合分配(可能触发钩子)** ```c // 错误示例:误用动态分配函数 void main() { // 动态创建队列(未使用xQueueCreateStatic) xQueueHandle xQueue = xQueueCreate(10, sizeof(int)); // 可能触发内存分配失败 vTaskStartScheduler(); } ``` --- ### **5. 关键注意事项** 1. **配置一致性** - 若使用静态分配,需确保 **所有内核对象均通过静态函数创建**,避免误用动态分配函数。 - 检查 `FreeRTOSConfig.h` 中的宏定义: ```c #define configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION 1 // 必须启用静态分配支持 #define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK 0 // 可禁用动态分配钩子(减少代码冗余) ``` 2. **钩子函数的必要性** - 若项目完全采用静态分配,建议将 `configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK` 设为 `0`,避免编译时要求实现 `vApplicationMallocFailedHook`。 - 否则需实现该函数(即使实际不会触发),否则链接会报错: ```c void vApplicationMallocFailedHook(void) { // 可留空或添加调试信息 } ``` 3. **内存安全验证** - 静态分配需手动计算内存需求(如任务栈大小),避免栈溢出或内存浪费。 - 动态分配需监控堆剩余空间,防止运行时分配失败(若混合使用)。 --- ### **6. 总结** | **场景** | **是否触发 `vApplicationMallocFailedHook`** | **原因** | |-------------------------|---------------------------------------------|--------------------------------------| | 纯静态分配 | ❌ 不触发 | 未调用动态内存分配函数 | | 纯动态分配 | ✅ 可能触发 | 依赖堆剩余空间和分配请求大小 | | 混合分配(误用动态函数)| ✅ 可能触发 | 动态分配操作仍存在 | **结论**: - **若严格使用静态内存分配且未调用任何动态分配函数**,`vApplicationMallocFailedHook` 永远不会执行。 - **若存在动态分配操作**(无论是否混合静态分配),则需实现该钩子函数以处理潜在的内存分配失败
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