引言
原文地址：http://www.cnblogs.com/archimedes/p/c-point-memory-leak.html，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明源地址而姐。
對(duì)于任何使用C語言的人寄啼，如果問他們C語言的最大煩惱是什么愚争，其中許多人可能會(huì)回答說是指針和內(nèi)存泄漏。這些的確是消耗了開發(fā)人員大多數(shù)調(diào)試時(shí)間的事項(xiàng)链快。指針和內(nèi)存泄漏對(duì)某些開發(fā)人員來說似乎令人畏懼翩伪，但是一旦您了解了指針及其關(guān)聯(lián)內(nèi)存操作的基礎(chǔ)微猖，它們就是您在 C 語言中擁有的最強(qiáng)大工具。
本文將與您分享開發(fā)人員在開始使用指針來編程前應(yīng)該知道的秘密缘屹。本文內(nèi)容包括：
- 導(dǎo)致內(nèi)存破壞的指針操作類型
- 在使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配時(shí)必須考慮的檢查點(diǎn)
- 導(dǎo)致內(nèi)存泄漏的場景
如果您預(yù)先知道什么地方可能出錯(cuò)凛剥，那么您就能夠小心避免陷阱，并消除大多數(shù)與指針和內(nèi)存相關(guān)的問題轻姿。
什么地方可能出錯(cuò)犁珠？
有幾種問題場景可能會(huì)出現(xiàn)，從而可能在完成生成后導(dǎo)致問題互亮。在處理指針時(shí)犁享，您可以使用本文中的信息來避免許多問題。
常見的內(nèi)存錯(cuò)誤及其對(duì)策如下：
1豹休、內(nèi)存分配未成功炊昆，卻使用了它
編程新手常犯這種錯(cuò)誤，因?yàn)樗麄儧]有意識(shí)到內(nèi)存分配會(huì)不成功威根。常用解決辦法是凤巨，在使用內(nèi)存之前檢查指針是否為NULL。如果指針p是函數(shù)的參數(shù)医窿，那么在函數(shù)
的入口處用assert(p!=NULL)進(jìn)行檢查磅甩。如果是用malloc或new來申請(qǐng)內(nèi)存，應(yīng)該用if(p==NULL) 或if(p!=NULL)進(jìn)行防錯(cuò)處理姥卢。
2卷要、內(nèi)存分配雖然成功，但是尚未初始化就引用它
犯這種錯(cuò)誤主要有兩個(gè)起因：一是沒有初始化的觀念独榴；二是誤以為內(nèi)存的缺省初值全為零僧叉，導(dǎo)致引用初值錯(cuò)誤（例如數(shù)組）。
內(nèi)存的缺省初值究竟是什么并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)棺榔，盡管有些時(shí)候?yàn)榱阒灯慷椋覀儗幙尚牌錈o不可信其有。所以無論用何種方式創(chuàng)建數(shù)組症歇，都別忘了賦初值郎笆，即便是賦零
值也不可省略，不要嫌麻煩。
3把敢、內(nèi)存分配成功并且已經(jīng)初始化洲押，但操作越過了內(nèi)存的邊界
例如在使用數(shù)組時(shí)經(jīng)常發(fā)生下標(biāo)“多1”或者“少1”的操作。特別是在for循環(huán)語句中凄吏，循環(huán)次數(shù)很容易搞錯(cuò)，導(dǎo)致數(shù)組操作越界。
4痕钢、忘記了釋放內(nèi)存图柏，造成內(nèi)存泄露
含有這種錯(cuò)誤的函數(shù)每被調(diào)用一次就丟失一塊內(nèi)存。剛開始時(shí)系統(tǒng)的內(nèi)存充足任连，你看不到錯(cuò)誤蚤吹。終有一次程序突然死掉，系統(tǒng)出現(xiàn)提示：內(nèi)存耗盡随抠。
未初始化的內(nèi)存
在本例中距辆，p 已被分配了 10 個(gè)字節(jié)。這 10 個(gè)字節(jié)可能包含垃圾數(shù)據(jù)暮刃，如圖 1 所示跨算。
<pre style="box-sizing: border-box; outline: 0px; margin: 0px 0px 24px; padding: 8px; font-weight: normal; position: relative; font-family: Consolas, "Courier New", 宋體, Courier, mono, serif; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; overflow-x: auto; font-size: 12px !important; line-height: 1; color: rgb(0, 0, 0);">char *p = malloc ( 10 );</pre>
圖 1. 垃圾數(shù)據(jù)
如果在對(duì)這個(gè) p 賦值前，某個(gè)代碼段嘗試訪問它椭懊，則可能會(huì)獲得垃圾值诸蚕，您的程序可能具有不可預(yù)測(cè)的行為。p 可能具有您的程序從未曾預(yù)料到的值氧猬。
良好的實(shí)踐是始終結(jié)合使用 memset 和 malloc背犯，或者使用 calloc。
<pre style="box-sizing: border-box; outline: 0px; margin: 0px 0px 24px; padding: 8px; font-weight: normal; position: relative; font-family: Consolas, "Courier New", 宋體, Courier, mono, serif; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; overflow-x: auto; font-size: 12px !important; line-height: 1; color: rgb(0, 0, 0);">char *p = malloc (10);
memset(p,’\0’,10);</pre>
現(xiàn)在盅抚，即使同一個(gè)代碼段嘗試在對(duì) p 賦值前訪問它漠魏，該代碼段也能正確處理 Null 值（在理想情況下應(yīng)具有的值），然后將具有正確的行為妄均。
內(nèi)存覆蓋
由于 p 已被分配了 10 個(gè)字節(jié)柱锹，如果某個(gè)代碼片段嘗試向 p 寫入一個(gè) 11 字節(jié)的值，則該操作將在不告訴您的情況下自動(dòng)從其他某個(gè)位置“吃掉”一個(gè)字節(jié)丰包。讓我們假設(shè)指針 q 表示該內(nèi)存禁熏。
圖 2. 原始 q 內(nèi)容
圖 3. 覆蓋后的 q 內(nèi)容
結(jié)果，指針 q 將具有從未預(yù)料到的內(nèi)容邑彪。即使您的模塊編碼得足夠好瞧毙，也可能由于某個(gè)共存模塊執(zhí)行某些內(nèi)存操作而具有不正確的行為。下面的示例代碼片段也可以說明這種場景寄症。
<pre style="box-sizing: border-box; outline: 0px; margin: 0px 0px 24px; padding: 8px; font-weight: normal; position: relative; font-family: Consolas, "Courier New", 宋體, Courier, mono, serif; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; overflow-x: auto; font-size: 12px !important; line-height: 1; color: rgb(0, 0, 0);">char *name = (char *) malloc(11); // Assign some value to name
memcpy ( p,name,11); // Problem begins here</pre>
在本例中宙彪，memcpy 操作嘗試將 11 個(gè)字節(jié)寫到 p，而后者僅被分配了 10 個(gè)字節(jié)有巧。
作為良好的實(shí)踐释漆，每當(dāng)向指針寫入值時(shí)，都要確保對(duì)可用字節(jié)數(shù)和所寫入的字節(jié)數(shù)進(jìn)行交叉核對(duì)剪决。一般情況下灵汪，memcpy 函數(shù)將是用于此目的的檢查點(diǎn)。
內(nèi)存讀取越界
內(nèi)存讀取越界 (overread) 是指所讀取的字節(jié)數(shù)多于它們應(yīng)有的字節(jié)數(shù)柑潦。這個(gè)問題并不太嚴(yán)重享言，在此就不再詳述了。下面的代碼提供了一個(gè)示例渗鬼。
<pre style="box-sizing: border-box; outline: 0px; margin: 0px 0px 24px; padding: 8px; font-weight: normal; position: relative; font-family: Consolas, "Courier New", 宋體, Courier, mono, serif; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; overflow-x: auto; font-size: 12px !important; line-height: 1; color: rgb(0, 0, 0);">char *ptr = (char *)malloc(10); char name[20] ;
memcpy ( name,ptr,20); // Problem begins here</pre>
在本例中览露，memcpy 操作嘗試從 ptr 讀取 20 個(gè)字節(jié)，但是后者僅被分配了 10 個(gè)字節(jié)譬胎。這還會(huì)導(dǎo)致不希望的輸出差牛。
內(nèi)存泄漏
內(nèi)存泄漏可能真正令人討厭。下面的列表描述了一些導(dǎo)致內(nèi)存泄漏的場景堰乔。
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重新賦值
我將使用一個(gè)示例來說明重新賦值問題偏化。
<pre style="box-sizing: border-box; outline: 0px; margin: 0px 0px 24px; padding: 8px; font-weight: normal; position: relative; font-family: Consolas, "Courier New", 宋體, Courier, mono, serif; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; overflow-x: auto; font-size: 12px !important; line-height: 1; color: rgb(0, 0, 0);">char *memoryArea = malloc(10); char *newArea = malloc(10);</pre>
這向如下面的圖 4 所示的內(nèi)存位置賦值。
圖 4. 內(nèi)存位置
memoryArea 和 newArea 分別被分配了 10 個(gè)字節(jié)镐侯，它們各自的內(nèi)容如圖 4 所示侦讨。如果某人執(zhí)行如下所示的語句（指針重新賦值）……
<pre style="box-sizing: border-box; outline: 0px; margin: 0px 0px 24px; padding: 8px; font-weight: normal; position: relative; font-family: Consolas, "Courier New", 宋體, Courier, mono, serif; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; overflow-x: auto; font-size: 12px !important; line-height: 1; color: rgb(0, 0, 0);">memoryArea = newArea;</pre>
則它肯定會(huì)在該模塊開發(fā)的后續(xù)階段給您帶來麻煩。
在上面的代碼語句中苟翻，開發(fā)人員將 memoryArea 指針賦值給 newArea 指針韵卤。結(jié)果，memoryArea 以前所指向的內(nèi)存位置變成了孤立的崇猫，如下面的圖 5 所示沈条。它無法釋放，因?yàn)闆]有指向該位置的引用诅炉。這會(huì)導(dǎo)致 10 個(gè)字節(jié)的內(nèi)存泄漏蜡歹。
圖 5. 內(nèi)存泄漏
在對(duì)指針賦值前，請(qǐng)確保內(nèi)存位置不會(huì)變?yōu)楣铝⒌摹?/p>
-
首先釋放父塊
假設(shè)有一個(gè)指針
memoryArea涕烧，它指向一個(gè) 10 字節(jié)的內(nèi)存位置季稳。該內(nèi)存位置的第三個(gè)字節(jié)又指向某個(gè)動(dòng)態(tài)分配的 10 字節(jié)的內(nèi)存位置，如圖 6所示澈魄。
如果通過調(diào)用 free 來釋放了 memoryArea景鼠，則 newArea 指針也會(huì)因此而變得無效。newArea 以前所指向的內(nèi)存位置無法釋放痹扇，因?yàn)橐呀?jīng)沒有指向該位置的指針铛漓。換句話說，newArea 所指向的內(nèi)存位置變?yōu)榱斯铝⒌啮旯梗瑥亩鴮?dǎo)致了內(nèi)存泄漏浓恶。
每當(dāng)釋放結(jié)構(gòu)化的元素，而該元素又包含指向動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存位置的指針時(shí)结笨，應(yīng)首先遍歷子內(nèi)存位置（在此例中為 newArea）包晰，并從那里開始釋放湿镀，然后再遍歷回父節(jié)點(diǎn)。
這里的正確實(shí)現(xiàn)應(yīng)該為：
<pre style="box-sizing: border-box; outline: 0px; margin: 0px 0px 24px; padding: 8px; font-weight: normal; position: relative; font-family: Consolas, "Courier New", 宋體, Courier, mono, serif; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; overflow-x: auto; font-size: 12px !important; line-height: 1; color: rgb(0, 0, 0);">free( memoryArea->newArea);
free(memoryArea);</pre>
-
返回值的不正確處理
有時(shí)伐憾，某些函數(shù)會(huì)返回對(duì)動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存的引用勉痴。跟蹤該內(nèi)存位置并正確地處理它就成為了
calling函數(shù)的職責(zé)。<pre style="box-sizing: border-box; outline: 0px; margin: 0px 0px 24px; padding: 8px; font-weight: normal; position: relative; font-family: Consolas, "Courier New", 宋體, Courier, mono, serif; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; overflow-x: auto; font-size: 12px !important; line-height: 1; color: rgb(0, 0, 0);">char *func( )
{ return malloc(20); // make sure to memset this location to ‘\0’…
} void callingFunc( )
{
func ( ); // Problem lies here
}</pre>在上面的示例中树肃，
callingFunc()函數(shù)中對(duì)func()函數(shù)的調(diào)用未處理該內(nèi)存位置的返回地址蒸矛。結(jié)果，func()函數(shù)所分配的 20 個(gè)字節(jié)的塊就丟失了胸嘴，并導(dǎo)致了內(nèi)存泄漏雏掠。
歸還您所獲得的
在開發(fā)組件時(shí)，可能存在大量的動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配劣像。您可能會(huì)忘了跟蹤所有指針（指向這些內(nèi)存位置）乡话，并且某些內(nèi)存段沒有釋放，還保持分配給該程序耳奕。
始終要跟蹤所有內(nèi)存分配蚊伞，并在任何適當(dāng)?shù)臅r(shí)候釋放它們。事實(shí)上吮铭，可以開發(fā)某種機(jī)制來跟蹤這些分配时迫，比如在鏈表節(jié)點(diǎn)本身中保留一個(gè)計(jì)數(shù)器（但您還必須考慮該機(jī)制的額外開銷）。
訪問空指針
訪問空指針是非常危險(xiǎn)的谓晌，因?yàn)樗赡苁鼓某绦虮罎⒙尤Ｊ冀K要確保您不是 在訪問空指針。
總結(jié)
本文討論了幾種在使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配時(shí)可以避免的陷阱纸肉。要避免內(nèi)存相關(guān)的問題溺欧，良好的實(shí)踐是：
- 始終結(jié)合使用
memset和 malloc，或始終使用calloc柏肪。 - 每當(dāng)向指針寫入值時(shí)姐刁，都要確保對(duì)可用字節(jié)數(shù)和所寫入的字節(jié)數(shù)進(jìn)行交叉核對(duì)。
- 在對(duì)指針賦值前烦味，要確保沒有內(nèi)存位置會(huì)變?yōu)楣铝⒌摹?/li>
- 每當(dāng)釋放結(jié)構(gòu)化的元素（而該元素又包含指向動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存位置的指針）時(shí)聂使，都應(yīng)首先遍歷子內(nèi)存位置并從那里開始釋放，然后再遍歷回父節(jié)點(diǎn)谬俄。
- 始終正確處理返回動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存引用的函數(shù)返回值柏靶。
- 每個(gè)
malloc都要有一個(gè)對(duì)應(yīng)的 free。 - 確保您不是在訪問空指針溃论。
