MATLAB 調用 C++ MEX 函數崩潰：內存洩漏與未釋放資源導致重複運行失敗

現象

• 首次運行 MEX 函數正常出結果。
• 再次運行（不重啟 MATLAB）頻繁崩潰，報 Unexpected Standard exception from MEX file. What() is: bad allocation。

根因分析

• 內存洩漏：C++ 代碼中 new 分配內存（如 vector、動態數組）未在 MEX 函數退出前 delete，MATLAB 進程不退出，內存累積耗盡。
• 靜態/全局變量殘留：MEX 函數間共享進程地址空間，上次運行留下的靜態指針、單例對象導致重入邏輯錯誤。
• MATLAB mxArray 管理錯誤：輸出參數 plhs 未正確創建/賦值，或輸入 prhs 被錯誤修改。
• 異常未捕獲：C++ 異常拋出到 MATLAB 邊界未轉為 mexErrMsgIdAndTxt，導致進程不穩定。

排查與修復清單

1. 所有動態分配必須配對釋放：用 RAII（std::vector、std::unique_ptr、std::string）替代裸 new/delete。
2. MEX 入口函數包裹 try-catch：

void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[]) {
    try {
        // 核心邏輯
        // 輸入校驗
        // 計算
        // 創建輸出 mxArray
    } catch (const std::exception &e) {
        mexErrMsgIdAndTxt("MyToolbox:Error", e.what());
    } catch (...) {
        mexErrMsgIdAndTxt("MyToolbox:Unknown", "Unknown C++ exception");
    }
}

3. 避免靜態/全局狀態：若必須緩存，用 mexAtExit 註冊清理函數，或改為持久化數組 mexMakeArrayPersistent（需手動釋放）。
4. 輸入輸出 mxArray 規範操作：
   - mxCreateDoubleMatrix / mxCreateNumericArray 創建輸出
   - mxGetPr / mxGetData 讀取輸入
   - **不可修改 prhs 指向的內存**
5. 啟用 MATLAB 內存檢查**：啟動時加 -DDEBUG 或用 mex -g 編譯調試版，配合 Valgrind/AddressSanitizer（需 Linux）定位洩漏。

驗證步驟

> clear mex  % 強制卸載所有 MEX 文件，釋放內存
> myMexFunc(args)  % 重新加載運行
> myMexFunc(args)  % 再次運行，觀察是否穩定

總結

MEX 函數重複運行崩潰核心是 **C++ 內存管理缺陷在 MATLAB 長壽命進程中放大**。強制 RAII、統一異常捕獲轉 mexErrMsg、避免靜態殘留、規範 mxArray 操作，並用 clear mex 驗證隔離性，即可穩定運行。