我如何在 OS X 下覆盖 malloc()、calloc()、free() 等？

Question

假设使用最新的 XCode 和 GCC，覆盖内存分配函数的正确方法是什么（我猜也是 new/delete 运算符）。 调试内存分配器对于游戏来说太慢了，我只需要一些基本的统计数据，我可以自己做，影响最小。

由于钩子，我知道它在 Linux 中很容易，十年前当我编写 HeapManager 时，这在 codewarrior 下是微不足道的。

遗憾的是 smartheap 不再有 mac 版本。

Answer 1

我将使用库预加载来完成此任务，因为它不需要修改正在运行的程序。 如果您熟悉执行此操作的常用 Unix 方法，那么几乎只需将 LD_PRELOAD 替换为 DYLD_INSERT_LIBRARIES 即可。

第一步是使用此类代码创建一个库，然后使用常规共享库链接选项 (gcc -dynamiclib) 构建它：

void *malloc(size_t size)
{
    void * (*real_malloc)(size_t);
    real_malloc = dlsym(RTLD_NEXT, "malloc");

    fprintf(stderr, "allocating %lu bytes\n", (unsigned long)size);
    /* Do your stuff here */

    return real_malloc(size);
}

请注意，如果您还转移 calloc() 及其实现调用 malloc()，您可能需要额外的代码来检查您的调用方式。 C++ 程序应该非常安全，因为 new 运算符无论如何都会调用 malloc()，但请注意，没有标准强制执行这一点。 不过，我从未遇到过不使用 malloc() 的实现。

最后，为您的程序设置运行环境并启动它（可能需要根据您的 shell 处理环境变量的方式进行调整）：

export DYLD_INSERT_LIBRARIES=./yourlibrary.dylib
export DYLD_FORCE_FLAT_NAMESPACE=1
yourprogram --yourargs

请参阅 dyld 手册页 了解有关动态链接器环境变量的更多信息。

这个方法非常通用。 但也有限制：

• 您无法转移直接系统调用
• 如果应用程序本身通过使用 dlsym() 加载 malloc 的地址来欺骗您，则调用不会被转移。 然而，除非你也通过转移dlsym来欺骗它！

Answer 2

http: 中提到的 malloc_default_zone 技术： //lists.apple.com/archives/darwin-dev/2005/Apr/msg00050.html 似乎仍然有效，请参见 http://code.google.com/p/fileview/source/browse/trunk/fileview/ fv_zone.cpp?spec=svn354&r=354 的示例使用似乎与您的意图类似。

Answer 3

经过大量搜索（包括此处）和 10.7 的问题后，我决定写一篇关于此主题的博客文章：如何在 OSX Lion 中设置 malloc 挂钩

您会在文章末尾找到一些很好的链接，其中包含有关此主题的更多信息。

基本解决方案：

malloc_zone_t *dz=malloc_default_zone();
if(dz->version>=8)
{
    vm_protect(mach_task_self(), (uintptr_t)malloc_zones, protect_size, 0, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);//remove the write protection
}
original_free=dz->free;
dz->free=&my_free; //this line is throwing a bad ptr exception without calling vm_protect first
if(dz->version==8)
{
    vm_protect(mach_task_self(), (uintptr_t)malloc_zones, protect_size, 0, VM_PROT_READ);//put the write protection back
}

Answer 4

这是一个老问题，但我在尝试自己做这件事时遇到了它。 我对我正在从事的个人项目的这个主题感到好奇，主要是为了确保我认为自动释放的内容被正确释放。 我最终编写了一个 C++ 实现，以允许我跟踪分配的堆的数量，并在我选择的情况下将其报告出来。

https://gist.github.com/monitorjbl/3dc6d62cf5514892d5ab22a59ff34861

顾名思义，这是 OSX -具体的。 但是，我可以使用 malloc_usable_size

示例

#define MALLOC_DEBUG_OUTPUT
#include "malloc_override_osx.hpp"

int main(){
   int* ip = (int*)malloc(sizeof(int));
   double* dp = (double*)malloc(sizeof(double));

   free(ip);
   free(dp);
}

构建

$ clang++ -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/MacOSX.platform/Developer/SDKs/MacOSX10.11.sdk \
          -pipe -stdlib=libc++ -std=gnu++11 -g -o test test.cpp
$ ./test
0x7fa28a403230 -> malloc(16) -> 16
0x7fa28a403240 -> malloc(16) -> 32
0x7fa28a403230 -> free(16) -> 16
0x7fa28a403240 -> free(16) -> 0

在 Linux 环境中执行此操作，希望这对其他人将来有所帮助！

Answer 5

如果您需要的基本统计信息可以在一个简单的包装器中收集，那么一个快速（而且有点肮脏）的技巧就是使用一些#define宏替换。

void* _mymalloc(size_t size)
{
    void* ptr = malloc(size);

    /* do your stat work? */

    return ptr;
}

和

#define malloc(sz_) _mymalloc(sz_)

注意：如果宏是在 _mymalloc 定义之前定义的，它将最终替换该函数内的 malloc 调用，从而使您陷入无限递归......所以请确保这不是'情况如此。 您可能希望在该函数定义之前显式地#undef 它，然后根据最终包含它的位置简单地（重新）定义它，以期避免这种情况。

Answer 6

我认为如果您在项目中包含的您自己的 .c 文件中定义了 malloc() 和 free() ，则链接器将解析该版本。

那么，你打算如何实现malloc呢？

Answer 7

查看 Emery Berger（Hoard 内存分配器的作者）在 OSX 上替换分配器的方法，网址为 https://github.com/emeryberger/Heap-Layers/blob/master/wrappers/macwrapper.cpp （以及一些其他文件，您可以通过以下包含内容来跟踪自己） 。

这是对 Alex 答案的补充，但我认为这个例子更能说明替换系统提供的分配器的问题。