C語言內(nèi)存泄露問題很嚴(yán)重，如何應(yīng)對？

1. 前言
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(yùn)行數(shù)月以后，因?yàn)閮?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(cuò)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(yùn)行固定時(shí)間以后就復(fù)位，只能通過批量升級才能解決，實(shí)際影響也很惡劣。

同時(shí)，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(rèn)識還是不夠深刻的。

本文通過介紹內(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)防內(nèi)存泄漏問題有多種方法，如加強(qiáng)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。

2. 內(nèi)存泄漏問題原理
2.1 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(shí)候才會出現(xiàn)，棧內(nèi)存不存在內(nèi)存泄漏問題，因?yàn)闂?nèi)存會自動(dòng)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：

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char *info = NULL; /**轉(zhuǎn)換后的字符串**/
info = (char*)malloc(NB_MEM_SPD_INFO_MAX_SIZE);
if( NULL == info)
{
(void)tdm_error("malloc error!/n");
return NB_SA_ERR_HPI_OUT_OF_MEMORY;
}

由于 malloc 函數(shù)返回的實(shí)際上是一個(gè)內(nèi)存地址，所以保存堆內(nèi)存的變量一定是一個(gè)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(gè)指針，這對本文主旨的理解很重要。當(dāng)然，這個(gè)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)。

2.2 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：

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char *local_pointer_xx = NULL;
local_pointer_xx = (char*)function_xx(para_xx, …);

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：

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GSList* g_slist_append (GSList *list, gpointer data);

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：

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int ret;
char *local_pointer_xx = NULL; /**轉(zhuǎn)換后的字符串**/
ret = (char*)function_xx(..., &local_pointer_xx, ...);

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

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__STDIO_INLINE _IO_ssize_t;
getline (char **__lineptr, size_t *__n, FILE *__stream);
前面說通過 malloc 申請內(nèi)存，就屬于方法一的一個(gè)具體表現(xiàn)形式。其實(shí)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。

2.3 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(gè)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)。

2.4 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(yàn)不足、意識不到位或一時(shí)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(rèn)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：

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dfl_get_object_list(const char* class_name, GSList **list);
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。

3. 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(diǎn)：

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(jìn)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?jǐn)?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(jìn)行了內(nèi)存釋放；

3） 如果確認(rèn)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。

內(nèi)存泄漏是比較難查的 bug 之一？有什么查找技巧嗎？歡迎留言交流~

審核編輯 黃昊宇