C語(yǔ)言內(nèi)存泄露，如何應(yīng)對(duì)？

最近部門(mén)不同產(chǎn)品接連出現(xiàn)內(nèi)存泄漏導(dǎo)致的網(wǎng)上問(wèn)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(wèn)題屬于低級(jí)錯(cuò)誤，此類(lèi)問(wèn)題遺漏到現(xiàn)網(wǎng)，影響很壞； 另一方面，由于內(nèi)存泄漏問(wèn)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(guò)批量升級(jí)才能解決，實(shí)際影響也很惡劣。 同時(shí)，接連出現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題，尤其是其中一例問(wèn)題還是我們老員工修改引入，說(shuō)明我們不少員工對(duì)內(nèi)存泄漏問(wèn)題認(rèn)識(shí)還是不夠深刻的。 本文通過(guò)介紹C語(yǔ)言內(nèi)存泄漏問(wèn)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(lèi)問(wèn)題發(fā)生。

說(shuō)明：預(yù)防C語(yǔ)言內(nèi)存泄漏問(wèn)題有多種方法，如加強(qiáng)代碼檢視、工具檢測(cè)和內(nèi)存測(cè)試等，本文聚集于開(kāi)發(fā)人員能力提升方面。

內(nèi)存泄漏問(wèn)題原理

1 堆內(nèi)存在 C 代碼中的存儲(chǔ)方式

內(nèi)存泄漏問(wèn)題只有在使用堆內(nèi)存的時(shí)候才會(huì)出現(xiàn)，棧內(nèi)存不存在內(nèi)存泄漏問(wèn)題，因?yàn)闂?nèi)存會(huì)自動(dòng)分配和釋放。 C 代碼中堆內(nèi)存的申請(qǐng)函數(shù)是 malloc，常見(jiàn)的內(nèi)存申請(qǐng)代碼如下：

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(xiě)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(duì)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(huì)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(guò) malloc 函數(shù)申請(qǐng)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(lái)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(lèi)涉及到內(nèi)存申請(qǐng)的函數(shù)，返回值一般都指針類(lèi)型，例如：

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

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

前面說(shuō)通過(guò) malloc 申請(qǐng)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(lèi)方法的本質(zhì)是一樣的，都是函數(shù)內(nèi)部間接申請(qǐng)了內(nèi)存，只是傳遞內(nèi)存的方法不一樣，方法一通過(guò)返回值傳遞內(nèi)存指針，方法二通過(guò)參數(shù)傳遞內(nèi)存指針。

3 內(nèi)存泄漏三要素

最常見(jiàn)的內(nèi)存泄漏問(wèn)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(duì)該局部指針有通過(guò)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(jí)函數(shù)。

4 內(nèi)存釋放誤區(qū)

稍微使用過(guò) C 語(yǔ)言編寫(xiě)代碼的人，都應(yīng)該知道堆內(nèi)存申請(qǐng)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(wèn)題呢？ 一方面，是開(kāi)發(fā)人員經(jīng)驗(yàn)不足、意識(shí)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(kāi)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(qǐng)函數(shù)申請(qǐng)出來(lái)的內(nèi)存，如 malloc、g_malloc 等；

2）該開(kāi)發(fā)人員熟悉的接口中，存在內(nèi)存申請(qǐng)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(xiě)代碼，一旦遇到不熟悉的接口中需要釋放內(nèi)存的問(wèn)題，就完全沒(méi)有釋放內(nèi)存的意識(shí)，內(nèi)存泄漏問(wèn)題就自然產(chǎn)生了。

內(nèi)存泄漏問(wèn)題檢視方法

檢視內(nèi)存泄漏問(wèn)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(duì)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(wèn)題，養(yǎng)成進(jìn)一步排查的習(xí)慣；

(2）分析對(duì)局部指針的賦值操作，是否屬于前面所說(shuō)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(duì)于不熟悉的接口，要找到對(duì)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(duì)該接口的引用，是否進(jìn)行了內(nèi)存釋放；

(3）如果確認(rèn)對(duì)局部指針存在內(nèi)存申請(qǐng)操作，就需要分析該內(nèi)存的去向，是會(huì)被保存在全局變量嗎？ 又或者會(huì)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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