Go语言中C指针的生命周期管理与内存释放策略

package mypackage

/*
#include <stdlib.h> // For free
// Define a dummy C struct for demonstration
typedef struct b {
    int value;
    // ... other fields
} C_struct_b;

// Hypothetical C function to free C_struct_b
void free_c_struct_b(C_struct_b* ptr) {
    free(ptr);
}
*/
import "C"
import "runtime"
import "unsafe"

type A struct {
  s *C.C_struct_b // 存储C结构体的指针
}

// 假设 originalA 是一个包含C指针的A实例
var originalA A 
// ... originalA.s 被C库初始化

// 创建一个新的C结构体实例，其内存由Go运行时管理
var ns C.C_struct_b 
ns = *originalA.s // 将C内存中的数据复制到Go内存中
originalA.s = &ns // 更新Go结构体中的指针，指向Go内存中的数据

// 此时，如果 originalA.s 原本指向的C内存不再被其他C代码引用，
// 且我们不再需要它，可以考虑在此处手动释放原始C内存（如果适用）。
// C.free_c_struct_b(originalA.s_original_c_ptr) // 假设我们保留了原始C指针的副本

// A 结构体现在包含一个显式释放方法
type A struct {
  s *C.C_struct_b
}

// NewA 创建一个新的A实例，并假定C库在此处分配了C.C_struct_b
func NewA() *A {
    // 假设C库函数 C.alloc_c_struct_b() 返回一个 *C.C_struct_b
    // ptr := C.alloc_c_struct_b()
    // 为演示，我们手动分配一个
    ptr := (*C.C_struct_b)(C.malloc(C.sizeof_C_struct_b))
    if ptr == nil {
        panic("Failed to allocate C memory")
    }
    // 初始化C结构体内容
    ptr.value = 123

    return &A{s: ptr}
}

// Free 释放关联的C内存，并确保多次调用安全。
func (a *A) Free() {
  if a.s != nil {
    // 调用C库提供的释放函数
    C.free_c_struct_b(a.s) // 假设C库提供了 C.free_c_struct_b 函数
    a.s = nil // 将指针置为nil，防止重复释放和悬空指针
  }
}

// 示例用法
func main() {
    instance := NewA()
    // ... 使用 instance ...
    instance.Free() // 在不再需要时显式调用释放方法
    // instance.Free() // 再次调用也安全
}

// NewAWithFinalizer 创建一个新的A实例，并注册终结器
func NewAWithFinalizer() *A {
    ptr := (*C.C_struct_b)(C.malloc(C.sizeof_C_struct_b))
    if ptr == nil {
        panic("Failed to allocate C memory")
    }
    ptr.value = 456

    a := &A{s: ptr}
    // 注册终结器：当a即将被GC回收时，调用freeCStructBFinalizer
    runtime.SetFinalizer(a, freeCStructBFinalizer)
    return a
}

// freeCStructBFinalizer 是终结器函数，负责释放C内存
// 注意：终结器函数接收的参数是它所附着的对象
func freeCStructBFinalizer(obj interface{}) {
    a, ok := obj.(*A)
    if !ok {
        // 这通常不应该发生，除非注册了错误的类型
        return
    }
    if a.s != nil {
        C.free_c_struct_b(a.s)
        a.s = nil // 理论上这里设置nil对GC后续处理影响不大，但有助于明确状态
    }
}

// 为了防止显式Free和Finalizer冲突，可以修改Free方法
func (a *A) Free() {
    if a.s != nil {
        // 取消终结器，避免重复释放
        runtime.SetFinalizer(a, nil) 
        C.free_c_struct_b(a.s)
        a.s = nil
    }
}