C語言內(nèi)存泄露，如何應(yīng)對？

最近部門不同產(chǎn)品接連出現(xiàn)內(nèi)存泄漏導(dǎo)致的網(wǎng)上問題，具體表現(xiàn)為單板在現(xiàn)網(wǎng)運行數(shù)月以后，因為內(nèi)存耗盡而導(dǎo)致單板復(fù)位現(xiàn)象。 一方面，內(nèi)存泄漏問題屬于低級錯誤，此類問題遺漏到現(xiàn)網(wǎng)，影響很壞； 另一方面，由于內(nèi)存泄漏問題很可能導(dǎo)致單板運行固定時間以后就復(fù)位，只能通過批量升級才能解決，實際影響也很惡劣。 同時，接連出現(xiàn)此類問題，尤其是其中一例問題還是我們老員工修改引入，說明我們不少員工對內(nèi)存泄漏問題認識還是不夠深刻的。 本文通過介紹C語言內(nèi)存泄漏問題原理及檢視方法，希望后續(xù)能夠從編碼檢視環(huán)節(jié)就杜絕此類問題發(fā)生。

說明：預(yù)防C語言內(nèi)存泄漏問題有多種方法，如加強代碼檢視、工具檢測和內(nèi)存測試等，本文聚集于開發(fā)人員能力提升方面。

內(nèi)存泄漏問題原理

1 堆內(nèi)存在 C 代碼中的存儲方式

內(nèi)存泄漏問題只有在使用堆內(nèi)存的時候才會出現(xiàn)，棧內(nèi)存不存在內(nèi)存泄漏問題，因為棧內(nèi)存會自動分配和釋放。 C 代碼中堆內(nèi)存的申請函數(shù)是 malloc，常見的內(nèi)存申請代碼如下：

由于 malloc 函數(shù)返回的實際上是一個內(nèi)存地址，所以保存堆內(nèi)存的變量一定是一個指針（除非代碼編寫極其不規(guī)范）。 再重復(fù)一遍，保存堆內(nèi)存的變量一定是一個指針，這對本文主旨的理解很重要。 當(dāng)然，這個指針可以是單指針，也可以是多重指針。
malloc 函數(shù)有很多變種或封裝，如 g_malloc、g_malloc0、VOS_Malloc 等，這些函數(shù)最終都會調(diào)用 malloc 函數(shù)。

2 堆內(nèi)存的獲取方法

看到本小節(jié)標(biāo)題，可能有些同學(xué)有疑惑，上一小節(jié)中的 malloc 函數(shù)，不就是堆內(nèi)存的獲取方法嗎？ 的確是，通過 malloc 函數(shù)申請是最直接的獲取方法，如果只知道這種堆內(nèi)存獲取方法，就容易掉到坑里了。 一般的來講，堆內(nèi)存有如下兩種獲取方法：
方法一：將函數(shù)返回值直接賦給指針，一般表現(xiàn)形式如下：

該類涉及到內(nèi)存申請的函數(shù)，返回值一般都指針類型，例如：

方法二：將指針地址作為函數(shù)返回參數(shù)，通過返回參數(shù)保存堆內(nèi)存地址，一般表現(xiàn)形式如下：

該類涉及到內(nèi)存申請的函數(shù)，一般都有一個入?yún)⑹请p重指針，例如：

前面說通過 malloc 申請內(nèi)存，就屬于方法一的一個具體表現(xiàn)形式。 其實這兩類方法的本質(zhì)是一樣的，都是函數(shù)內(nèi)部間接申請了內(nèi)存，只是傳遞內(nèi)存的方法不一樣，方法一通過返回值傳遞內(nèi)存指針，方法二通過參數(shù)傳遞內(nèi)存指針。

3 內(nèi)存泄漏三要素

最常見的內(nèi)存泄漏問題，包含以下三個要素：
要素一：函數(shù)內(nèi)有局部指針變量定義；

要素二：對該局部指針有通過上一小節(jié)中 “兩種堆內(nèi)存獲取方法” 之一獲取內(nèi)存；

要素三：在函數(shù)返回前（含正常分支和異常分支）未釋放該內(nèi)存，也未保存到其它全局變量或返回給上一級函數(shù)。

4 內(nèi)存釋放誤區(qū)

稍微使用過 C 語言編寫代碼的人，都應(yīng)該知道堆內(nèi)存申請之后是需要釋放的。 但為何還這么容易出現(xiàn)內(nèi)存泄漏問題呢？ 一方面，是開發(fā)人員經(jīng)驗不足、意識不到位或一時疏忽導(dǎo)致； 另一方面，是內(nèi)存釋放誤區(qū)導(dǎo)致。 很多開發(fā)人員，認為要釋放的內(nèi)存應(yīng)該局限于以下兩種：
1）直接使用內(nèi)存申請函數(shù)申請出來的內(nèi)存，如 malloc、g_malloc 等；

2）該開發(fā)人員熟悉的接口中，存在內(nèi)存申請的情況，如 iBMC 的兄弟，都應(yīng)該知道調(diào)用如下接口需要釋放 list 指向的內(nèi)存：

按照以上思維編寫代碼，一旦遇到不熟悉的接口中需要釋放內(nèi)存的問題，就完全沒有釋放內(nèi)存的意識，內(nèi)存泄漏問題就自然產(chǎn)生了。

內(nèi)存泄漏問題檢視方法

檢視內(nèi)存泄漏問題，關(guān)鍵還是要養(yǎng)成良好的編碼檢視習(xí)慣。 與內(nèi)存泄漏三要素對應(yīng)，需要做到如下三點：
(1）在函數(shù)中看到有局部指針，就要警惕內(nèi)存泄漏問題，養(yǎng)成進一步排查的習(xí)慣；

(2）分析對局部指針的賦值操作，是否屬于前面所說的 “兩種堆內(nèi)存獲取方法” 之一，如果是，就要分析函數(shù)返回的指針到底指向啥？ 是全局數(shù)據(jù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)還是堆內(nèi)存？ 對于不熟悉的接口，要找到對應(yīng)的接口文檔或源代碼分析； 又或者看看代碼中其它地方對該接口的引用，是否進行了內(nèi)存釋放；

(3）如果確認對局部指針存在內(nèi)存申請操作，就需要分析該內(nèi)存的去向，是會被保存在全局變量嗎？ 又或者會被作為函數(shù)返回值嗎？ 如果都不是，就需要排查函數(shù)所有有”return“的地方，保證內(nèi)存被正確釋放。

審核編輯：湯梓紅

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