模块契约内存 API

错误对象与线程错误

结构化错误对象的构建、访问、包装和线程绑定。

内存范围

xrtMemRangeValid() 验证半开范围 [Data, Data + Size) 的起点和末地址计算;空范围允许空指针。xrtMemRangesOverlap() 使用地址差判断两个非空范围是否重叠,不计算可能回绕的末地址。调用重叠判断前,调用方应先分别验证两个范围。

这两个函数是头文件内联的零分配基础能力,适合协议解析器、视图类型和扩展库统一执行边界检查。

设计契约

所有 XRT 动态内存最终经过同一个进程级底层分配器。默认实现使用 C 运行库分配器;嵌入方可以在第一次 XRT 分配之前替换它。首次原始分配后分配器冻结,避免同一地址由不同分配器交叉释放。安装、读取和首次分配使用同一短临界区,并发发生时只有一个顺序获胜,不会观察到撕裂配置。

xrtMalloc(0) 和 xrtCalloc(0, n) 仍返回一块可释放的非空内存。xrtRealloc(p, 0) 释放 p 并返回 NULL。所有返回地址至少按 16 字节对齐;该保证不依赖平台 C 分配器在 32 位环境下的最低对齐值。

小于等于 1024 字节的分配沿用旧版 16 字节尺寸类与 span 复用,并由每个原生 线程惰性缓存少量空闲块。缓存按批从中央链补给,超过上限时批量归还;线程退出 时通过 FLS 或 pthread key 析构完整归还。外部 C 线程无需先附加到 XRT。TLS 资源或缓存元数据申请失败只会退回中央链,不会让原本可完成的用户分配失败。 显式内存池的用户区始终从底层全局分配起点之后开始,因此首个池对象也不会与 可直接传给 xrtFree 的地址发生别名。

全局分配器

进程唯一底层分配器的安装、读取和全部派生入口。

引用计数与运行时信息

嵌入对象引用计数和版本、资源上限查询。

范例

完整范例位于 examples/core/memory/main.c。

旧版资产决策

新版保留旧 base.h / memglobal.h 已经验证的零大小处理、16 字节尺寸类、 同类原位 realloc、跨类数据保留、小块 span 复用、每线程缓存及批量中央链 交换。旧公开 xCore 分配器函数指针、线程对象内嵌缓存布局和必须显式 xrtUnit() 才能清理的状态被替换为不可见进程级堆与独立线程缓存;分配器 配置使用独立 API,模块不能直接改写全局函数指针。

旧 test_base.h 与 test_memglobal_core.h 的有效边界由 test_memory、 test_heap、test_heap_threads 和 OOM 回归承接,并新增并发分配器冻结、 32 位对齐、溢出原子失败、未附加原生线程、线程退出缓存归还和调试归属诊断。

Windows 动态嵌入的最终线程存储退役

bool xrtRuntimeRetireThreadStorage(void) 退役当前 XRT 实例注册的内部 FLS/TLS 槽,包括堆缓存、默认错误、默认临时 arena、TinyCC 随机/故障注入状态、 Future 通知与线程/协程借用槽。清理顺序是 payload → error → heap → borrowed, 不依赖惰性初始化的先后。它不会禁用正常运行期间的线程缓存。

宿主必须先关闭所有调用/回调入口,等待 XRT 工作结束,释放外部持有对象、任务、 动态线程键等资源,并在各自线程清理动态键、解绑执行上下文。宿主线程和 Fiber 可以保持存活,但不得再进入该实例,也不得与退役并发退出或销毁 Fiber。 之后,在代码和分配器仍驻留时、DllMain 和加载器锁之外调用此接口,成功返回后 才可卸载代码。FLS 槽释放会同步析构所有 Fiber 的非空值;先保留错误和堆的依赖, 最后移除保护槽。不会在持有注册表锁时执行这些析构。

这是终态操作,不是 reset:成功后重复调用返回 true;失败可能已经完成部分清理, 只能保持代码驻留并重试,不能恢复业务或调用 XRT 错误接口。新槽注册被关闭, 重入/并发退役返回 false。本接口自身不分配内存、不访问错误 TLS。 非 Windows 平台当前返回 false 且不改变状态;不宣称支持 POSIX 共享库退役。

此接口只消除内部线程存储的代码引用,不收集对象图、不判定外部引用是否已经释放, 不清空中央堆 span 或其他模块级资源。对象和代码租约的正确性仍由宿主负责。

版本与公共宏

名称含义
XRT_VERSION_MAJOR主版本号
XRT_VERSION_MINOR次版本号
XRT_VERSION_PATCH修订版本号
XRT_VERSION_TEXT零结尾版本字符串
XRT_NPOSsize_t 查找接口共用的未找到值
XRT_API静态库、导出库和导入库共用的符号规则
XRT_EXTERN_C_BEGIN / XRT_EXTERN_C_ENDC++ 调用时使用 C 链接

基础类型

int8、uint8、int16、uint16、int32、uint32、int64 和 uint64 固定宽度。ptr 是可写无类型指针,str / cstr 是可写和只读 UTF-8 零结尾字符串,bytes / cbytes 是可写和只读字节指针。

xtime 是有符号 64 位 公元 UTC 毫秒,可直接用作 FFI 和跨模块时间标量。 单调时钟不使用该类型,避免把持续时间误当成绝对日期。

资源边界

xrtresourcelimits 为解析器、压缩器、归档器和其他可能放大输入的模块提供统一边界:

字段含义
iMaxInputBytes最多消费的输入字节数
iMaxOutputBytes最多生成的输出字节数
iMaxItemBytes单个条目、字段或文件的最大字节数
iMaxEntries最大条目数
iMaxNodes最大语法树或对象节点数
iMaxDepth最大嵌套深度
iMaxCompressionRatio最大输出输入比;输入为零时由具体模块拒绝非空输出
iFlags显式允许符号链接、硬链接、设备文件或外部实体

允许危险资源必须显式设置 XRT_RESOURCE_ALLOW_SYMLINKS、 XRT_RESOURCE_ALLOW_HARDLINKS、XRT_RESOURCE_ALLOW_DEVICE_FILES 或 XRT_RESOURCE_ALLOW_EXTERNAL_ENTITIES。具体模块只解释与自身相关的标志。

借用视图

两个 View 都只借用内存,不拥有数据,也不要求末尾补零。Size == 0 时 Data == NULL 合法。XRT_BYTES_INIT / XRT_STR_INIT 用于静态聚合初始化, XRT_BYTES_LITERAL / XRT_STR_LITERAL 用于赋值和函数实参。

这四个宏按 sizeof(array) - 1 计长,只能接受编译期数组或字符串字面量, 不能用于指针:

引用计数

对象把初始计数设为一。Retain 原子加一并返回新值,Release 原子减一并 返回新值;返回零的线程负责析构对象。空指针、非正计数、复活已经归零的对象、 释放非正计数及递增 INT32_MAX 都返回 -1,且不修改计数。

这两个通用函数只保护计数,不发布对象字段、不加入 ownership freeze 域,也不 替代对象自己的并发契约。对象在交给其他线程前仍必须通过锁、原子发布或 XRT 已声明的线程安全 API 建立 happens-before。只有实际作为 ownership graph 节点计数的独立原子更新才使用 xrtOwnershipRefRetain/Release;涉及字段、回调 或析构的转换必须用一个外层 mutation scope 覆盖完整过程。

内存

全库动态内存统一走这些入口,因此 xrtSetAllocator 可以整体替换底层分配器。 At 变体(XRT_FEATURE_MEMORY_DEBUG 下提供)记录调用位置用于泄漏诊断,语义与对应基础函数一致。

结构快照与显式接管协议

xrtOwnershipSnapshotCreate/NodeCount/Node/Destroy 复用 Inspect 的同一物理图算法。 每个节点保存真实强计数、内部入边计数和可达性;不保有节点。准入回调先于该 节点的 Count/Trace,可在调用未知代码之前拒绝整个图。节点顺序是首次发现 顺序:先输入 anchor,再 internal slot,最后展开出边。重复物理身份只出现一次。 失败不修改输出;读取节点不重新扫描、不分配,销毁只释放快照记账。 调用方必须独立保持完整图静止及节点、回调代码有效,直到建立真正的保有引用。

xrtownershipadapterv1 是独立的生命周期协议,不扩展旧二函数 xrtownershipops 的内存布局。解析器须证明完整 mutation 参与与上下文能力,不能仅凭 Trace 存在 就认证。Hold/Drop 对应实际引用;Claim/Restore 以独占 token 隔离弱/raw 新准入, 允许已有合法强拥有者在 Finalize 后产生可检测的复活。Finalize 在 freeze 外运行, 其物理“已执行”状态跨撤销保留。重新判断根、检查新析构职责与 Clear 必须在同一 freeze 内完成;Clear 不能分配、失败、等待或运行用户代码。Finish 在 freeze 外 处理已准备的机械释放尾部,不得开始新的用户语义析构或发布已接管的 receiver。

XRT 提供普通 Value/backing、明确授权的对象/Handle 生命周期适配器,见 Value 文档;完整事务协调由上层实现。xrtErrorOwnershipAdapterV1 另外识别本实例的 不可变 Error/Cause DAG:文本内联拥有,Cause 只指向更早的错误,不存在回指语言 模块的边或用户回调。其 Clear 不修改不可变数据,真实 Cause 边保留到最后一次 Drop;外部错误别名因此不会反向保活模块。这不是 XRT 自动 GC,也不证明任意 原生上下文或语言模块可以回收。

析构前语义准备

xrtownershippreparationv1 与生命周期表是两个独立、不可变的描述符;Adapter 必须精确指向同一生命周期表,不能扩展旧表或把未知描述符降级为空准备职责。 Ready 在 freeze 内只读检查,Prepare 在 freeze/mutation 外运行,可正常通知 已受理的回调。READY 后必须重建完整物理图,再决定下一项准备或析构;通知可能 增加新节点或外部引用,不能继续使用通知前的可达性。每一次对象 Finalize 后也须 重新检查,防止析构新建资源后提前析构其捕获对象。

BUSY 不允许本次准备调用产生语义回调或改变拥有边,可非阻塞地尝试其他依赖。 FAILED 是显式失败,即使没有诊断对象也不能当作成功。上层应区分快照/准入失败 和语义调用失败;已经发生的通知和物理析构职责不能因撤销、分配失败或重试而重放。

旧版资产决策

新版保留旧 xrt.h / base.h 中简短类型名称、毫秒 xtime、原子引用及 无需复杂对象即可使用的风格,并补齐固定宽度、只读指针和显式借用 View。 旧 test_base.h 的有效引用边界由核心单元测试和并发测试承接;可变全局状态、 隐式字符串所有权和初始化引用计数被明确退役。

完整范例位于 examples/core/(error / memory / reference / version_limits / allocator_tour)与 examples/error/tour。

设计契约

xerror 是不可变、可跨线程持有的结构化错误对象。错误由通用类别、稳定域、模块代码、系统代码、操作名、UTF-8 消息、可选数据和原因链组成。通用类别用于跨模块控制流,域与代码用于模块精确判断,消息只用于展示。

Core 错误 API 不依赖容器、字符串模块或 printf 运行时。需要结构化附加数据的模块应为 Data 定义稳定格式,或在自己的结果对象中保存详细字段,不能要求调用方解析展示消息。 动态消息格式化是独立的 error_format 便利模块,不增加最小 Core 的代码体积。

通用类别

  • XERR_ARGUMENT、XERR_TYPE、XERR_VALUE、XERR_RANGE:输入不符合契约。
  • XERR_STATE:对象或运行时状态不允许当前操作。
  • XERR_MEMORY:内存不足。
  • XERR_IO、XERR_NOT_FOUND、XERR_EXISTS、XERR_PERMISSION:系统资源错误。
  • XERR_AGAIN:当前无法推进,但对象仍有效,调用方可等待后重试。
  • XERR_TIMEOUT、XERR_CANCELLED、XERR_CLOSED:等待终止或资源关闭原因。
  • XERR_PROTOCOL、XERR_UNSUPPORTED、XERR_INTERNAL:协议、能力或内部不变量错误。

XERR_NONE 只表示没有错误,不能用于创建错误对象。

字段与原因链

xrtErrorKind、xrtErrorDomain、xrtErrorCode、xrtErrorSystemCode、xrtErrorOperation、xrtErrorMessage、xrtErrorData 和 xrtErrorCause 返回不可变字段。空错误指针返回零值或空字符串。

xrtErrorIs 沿原因链查找通用类别。xrtErrorFind 沿原因链精确匹配域和代码。两者返回借用指针,未找到时返回 NULL。

OOM 保证

参数、状态、范围和内存不足等核心错误使用静态不可变对象。即使自定义分配器 已经失败,xrtMalloc() 仍能无分配地设置 XERR_MEMORY,错误构造失败也 不会用第二次分配覆盖这个原因。

范例

结构化原因链范例位于 examples/core/error/main.c,动态消息范例位于 examples/core/error_format/main.c。

旧版资产决策

旧版只保存线程局部 UTF-8 字符串,并通过 bFree 把消息所有权交给错误槽; 模块只能依赖消息文本,上层宿主也无法稳定区分错误类别。新版保留线程隔离、 设置/读取/清除的简短手感和进程级观察回调,替换为不可变引用对象、稳定域与 代码、系统代码、操作、机器数据和原因链。

旧 test_base.h 的字符串错误、UTF-16/UTF-32 转换入口不进入核心错误层; 字符转换由 Charset 完成,模块直接构造 UTF-8 结构化错误。当前回归额外覆盖 错误深复制、原因查询、并发线程隔离、线程退出析构、协程执行上下文和 OOM 无分配报告。

附录:Core 并集函数

本文件的门禁并集包含 core 模块全部四个头(features/core/error/memory),因此下列内存、引用与版本函数在本文件同样成节;完整模块语境见 core.md 与 memory.md。

xallocator类型

三个回调必须成套提供。回调负责原始内存,不得再次调用 XRT 分配 API。Context 原样传给每个回调,生命周期必须覆盖进程使用 XRT 的完整时期。回调可能由多个线程并发执行。

字段类型语义
Contextptr回调上下文(原样传递)
Allocxallocproc分配回调
Reallocxreallocproc重分配回调
Freexfreeproc释放回调
typedef struct xallocator { ptr Context; xallocproc Alloc; xreallocproc Realloc; xfreeproc Free; } xallocator;

xallocproc类型

自定义底层分配器回调。 回调类型;参数与返回语义见签名及各使用方 API 节。

typedef ptr(*xallocproc)(ptr pContext, size_t iSize)

xreallocproc类型

底层分配器的重分配回调:把 pMemory 调整为 iSize 字节,失败返回 NULL;pMemory == NULL 等价分配,iSize == 0 等价释放。 回调类型;参数与返回语义见签名及各使用方 API 节。

typedef ptr(*xreallocproc)(ptr pContext, ptr pMemory, size_t iSize)

xfreeproc类型

底层分配器的释放回调:释放 pMemory;pMemory == NULL 应为空操作。 回调类型;参数与返回语义见签名及各使用方 API 节。

typedef void(*xfreeproc)(ptr pContext, ptr pMemory)
全局分配器

xrtSetAllocator函数

替换进程级分配器;必须在任何 XRT 分配发生前调用。

bool xrtSetAllocator(const xallocator* pAllocator)

参数

参数方向约束说明
pAllocator输入非空、三个回调齐全新分配器(Context + Alloc/Realloc/Free)
返回值
返回含义失败时状态
true分配器已替换—
false已有分配发生后再替换,或分配器非法原分配器保持;错误经 xrtGetError() 报告
错误
  • XERR_STATE — 进程内已存在 XRT 分配,无法安全替换
  • XERR_ARGUMENT — 分配器结构或回调非法

范例已编译验证

core/allocator_tour · 自定义分配器 · 计数分配器替换

Custom.Context = (ptr)&Count;
Custom.Alloc = exampleAlloc;
Custom.Realloc = exampleRealloc;
Custom.Free = exampleFree;
if ( !xrtSetAllocator(&Custom) ) {
	goto Cleanup;
}

xrtGetAllocator函数

读取当前进程分配器副本。

void xrtGetAllocator(xallocator* pAllocator)

参数

参数方向约束说明
pAllocator输出非空接收当前分配器结构副本
返回值
返回含义
无副本可用于稍后恢复默认分配器

范例已编译验证

core/allocator_tour · 恢复 · 先取默认,结束后还原

xrtGetAllocator(&Default);

xrtMalloc函数

分配指定字节的内存。

ptr xrtMalloc(size_t iSize)

参数

参数方向约束说明
iSize输入—字节数
返回值
返回含义失败时状态
非空未初始化内存—
NULL分配失败XERR_MEMORY 已设置
错误
  • XERR_MEMORY — 分配失败(线程错误已由分配器路径设置)

范例已编译验证

core/reference · 创建对象 · 统一收口入口

example_object* pObject = (example_object*)xrtMalloc(sizeof(example_object));

xrtMallocAt函数

记录调用位置的 Malloc(XRT_FEATURE_MEMORY_DEBUG);语义与 xrtMalloc 一致。

ptr xrtMallocAt(size_t iSize, cstr sFile, uint32 iLine)

参数

参数方向约束说明
iSize输入—字节数
sFile输入静态字符串通常传 __FILE__
iLine输入—通常传 __LINE__
返回值
返回含义失败时状态
非空未初始化内存(位置进入分配记录)—
NULL分配失败XERR_MEMORY

范例已编译验证

core/allocator_tour · At 族 · 位置参数不影响堆行为

pBlock = (uint8*)xrtMallocAt(4u, __FILE__, __LINE__);

xrtCalloc函数

按元素数 × 大小分配并清零。

ptr xrtCalloc(size_t iCount, size_t iSize)

参数

参数方向约束说明
iCount输入—元素数
iSize输入—每元素字节数
返回值
返回含义失败时状态
非空已清零内存—
NULL分配失败或乘法溢出XERR_MEMORY / XERR_RANGE
错误
  • XERR_MEMORY — 分配失败
  • XERR_RANGE — iCount * iSize 溢出

范例已编译验证

core/memory · 分配 · 4 字节清零分配

pValues = (unsigned char*)xrtCalloc(4, sizeof(unsigned char));
if ( pValues == NULL ) {
	return 1;
}

xrtCallocAt函数

记录调用位置的 Calloc。

ptr xrtCallocAt(size_t iCount, size_t iSize, cstr sFile, uint32 iLine)

参数

参数方向约束说明
iCount输入—元素数
iSize输入—每元素字节数
sFile输入—源文件
iLine输入—行号
返回值
返回含义失败时状态
非空已清零内存—
NULL失败或溢出同 xrtCalloc

范例已编译验证

core/allocator_tour · At 族 · 清零分配带位置

uint8* pZero = (uint8*)xrtCallocAt(2u, 4u, __FILE__, __LINE__);

xrtRealloc函数

扩容或缩容已有分配;失败时原块保持有效。

ptr xrtRealloc(ptr pMemory, size_t iSize)

参数

参数方向约束说明
pMemory输入允许空原块;空指针等价 Malloc
iSize输入—新字节数
返回值
返回含义失败时状态
非空新块(内容前 min(旧,新) 字节保留)—
NULL分配失败原块仍有效,调用方继续持有
错误
  • XERR_MEMORY — 分配失败

范例已编译验证

core/memory · 扩容 · 旧内容保留核对

pValues = (unsigned char*)xrtRealloc(pValues, 16);
if ( pValues == NULL ) {
	return 2;
}

xrtReallocAt函数

记录调用位置的 Realloc。

ptr xrtReallocAt(ptr pMemory, size_t iSize, cstr sFile, uint32 iLine)

参数

参数方向约束说明
pMemory输入允许空原块
iSize输入—新字节数
sFile输入—源文件
iLine输入—行号
返回值
返回含义失败时状态
非空新块—
NULL分配失败原块仍有效

范例已编译验证

core/allocator_tour · At 族 · 扩容带位置

((pBlock = (uint8*)xrtReallocAt(pBlock, 16u, __FILE__,
	__LINE__)) == NULL) ||

xrtFree函数

释放分配;空指针是空操作。

void xrtFree(ptr pMemory)

参数

参数方向约束说明
pMemory输入允许空Malloc/Calloc/Realloc/MemDup 族产物
返回值
返回含义
无空指针是空操作,无需判空

范例已编译验证

core/memory · 收尾 · 与持有顺序相反释放

xrtFree(pCopy);
xrtFree(pValues);
return 0;

xrtFreeAt函数

记录调用位置的 Free。

void xrtFreeAt(ptr pMemory, cstr sFile, uint32 iLine)

参数

参数方向约束说明
pMemory输入允许空要释放的块
sFile输入—源文件
iLine输入—行号
返回值
返回含义
无空指针是空操作

范例已编译验证

core/allocator_tour · At 族 · 配对释放带位置

xrtFreeAt(pBlock, __FILE__, __LINE__);

xrtMemDup函数

复制一段内存为新的独立分配。

ptr xrtMemDup(const void* pData, size_t iSize)

参数

参数方向约束说明
pData输入借用、非空(iSize > 0 时)源字节
iSize输入—字节数
返回值
返回含义失败时状态
非空与源逐字节一致的独立副本—
NULL分配失败XERR_MEMORY
错误
  • XERR_MEMORY — 分配失败

范例已编译验证

core/memory · 复制 · 分配 + memcpy 一步完成

pCopy = (unsigned char*)xrtMemDup(Source, sizeof(Source));
if ( pCopy == NULL ) {
	xrtFree(pValues);   /* 失败路径也要释放已持有的资源 */
	return 3;
}

xrtMemDupAt函数

记录调用位置的 MemDup。

ptr xrtMemDupAt(const void* pData, size_t iSize, cstr sFile, uint32 iLine)

参数

参数方向约束说明
pData输入借用源字节
iSize输入—字节数
sFile输入—源文件
iLine输入—行号
返回值
返回含义失败时状态
非空独立副本—
NULL分配失败XERR_MEMORY

范例已编译验证

core/allocator_tour · At 族 · 复制带位置

((pDup = (uint8*)xrtMemDupAt("hi", 2u, __FILE__,
	__LINE__)) == NULL) ||

xrtSecureZero函数

清零敏感内存;不会被编译器当作死存储删除。

void xrtSecureZero(ptr pData, size_t iSize)

参数

参数方向约束说明
pData输入借用期间有效密钥、令牌等敏感缓冲
iSize输入—字节数
返回值
返回含义
无普通 memset 可能被优化删除;本函数保证清零真实发生

范例已编译验证

core/memory · 安全清零 · 释放敏感缓冲前擦除

xrtSecureZero(pValues, 16);
xrtSecureZero(pCopy, sizeof(Source));
补充参考 · 契约见公共头注释

xrtMemRangeValid函数

契约注释见公共头文件。

static inline bool xrtMemRangeValid(const void* pData, size_t iSize) { if ( iSize == 0 ) { return true; } if ( pData == NULL ) { return false; } #if SIZE_MAX > UINTPTR_MAX if ( iSize > (size_t)UINTPTR_MAX ) { return false; } #endif return (uintptr_t)pData <= ( UINTPTR_MAX - (uintptr_t) iSize)

xrtMemRangesOverlap函数

契约注释见公共头文件。

static inline bool xrtMemRangesOverlap(const void* pLeft, size_t iLeftSize, const void* pRight, size_t iRightSize ) { uintptr_t iLeft; uintptr_t iRight; if ( (iLeftSize == 0) || (iRightSize == 0) ) { return false; } iLeft = (uintptr_t)pLeft; iRight = (uintptr_t)pRight; if ( iLeft <= iRight ) { return (iRight - iLeft) < iLeftSize; } return (iLeft - iRight)