从原理到方法，一步到位，教你如何应对C语言内存泄露！

Posted 2021-08-30 C语言编程俱乐部

可能不少开发者都遇到过内存泄漏导致的网上问题，具体表现为单板在现网运行数月以后，因为内存耗尽而导致单板复位现象。

        ◆ 一方面，内存泄漏问题属于比较浅显的错误，此类问题遗漏到现网，影响不好；

        ◆ 另一方面，由于内存泄漏问题很可能导致单板运行固定时间以后就复位，只能通过批量升级才能解决，实际影响不佳。

本文通过介绍内存泄漏问题原理及检视方法，希望后续能够从编码检视环节就杜绝此类问题发生。

说明：预防内存泄漏问题有多种方法，如加强代码检视、工具检测和内存测试等，本文聚集于开发人员能力提升方面。

一、内存泄漏问题原理

Ⅰ ۞ 堆内存在C代码中的存储方式

内存泄漏问题只有在使用堆内存的时候才会出现，栈内存不存在内存泄漏问题，因为栈内存会自动分配和释放。C代码中堆内存的申请函数是malloc，常见的内存申请代码如下：

由于malloc函数返回的实际上是一个内存地址，所以保存堆内存的变量一定是一个指针（除非代码编写极其不规范）。再重复一遍，保存堆内存的变量一定是一个指针，这对本文主旨的理解很重要。当然，这个指针可以是单指针，也可以是多重指针。

malloc函数有很多变种或封装，如g_malloc、g_malloc0、VOS_Malloc等，这些函数最终都会调用malloc函数。

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Ⅱ ۞ 堆内存的获取方法

看到本小节标题，可能有些同学有疑惑，上一小节中的malloc函数，不就是堆内存的获取方法吗？的确是，通过malloc函数申请是最直接的获取方法，如果只知道这种堆内存获取方法，就容易掉到坑里了。一般的来讲，堆内存有如下两种获取方法：

方法一：将函数返回值直接赋给指针，一般表现形式如下：

该类涉及到内存申请的函数，返回值一般都指针类型，例如：

方法二：将指针地址作为函数返回参数，通过返回参数保存堆内存地址，一般表现形式如下：

该类涉及到内存申请的函数，一般都有一个入参是双重指针，例如：

前面说通过malloc申请内存，就属于方法一的一个具体表现形式。其实这两类方法的本质是一样的，都是函数内部间接申请了内存，只是传递内存的方法不一样，方法一通过返回值传递内存指针，方法二通过参数传递内存指针。

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Ⅲ ۞ 内存泄漏三要素

最常见的内存泄漏问题，包含以下三个要素：

        ◐ 要素一：函数内有局部指针变量定义；

        ◐ 要素二：对该局部指针有通过上一小节中“两种堆内存获取方法”之一获取内存；

        ◐ 要素三：在函数返回前（含正常分支和异常分支）未释放该内存，也未保存到其它全局变量或返回给上一级函数。

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Ⅳ ۞ 内存释放误区

稍微使用过C语言编写代码的人，都应该知道堆内存申请之后是需要释放的。但为何还这么容易出现内存泄漏问题呢？一方面，是开发人员经验不足、意识不到位或一时疏忽导致；另一方面，是内存释放误区导致。很多开发人员，认为要释放的内存应该局限于以下两种：

        (1) 直接使用内存申请函数申请出来的内存，如malloc、g_malloc等；

        (2) 该开发人员熟悉的接口中，存在内存申请的情况，如iBMC的兄弟，都应该知道调用如下接口需要释放list指向的内存：

按照以上思维编写代码，一旦遇到不熟悉的接口中需要释放内存的问题，就完全没有释放内存的意识，内存泄漏问题就自然产生了。

二、内存泄漏问题检视方法

检视内存泄漏问题，关键还是要养成良好的编码检视习惯。与内存泄漏三要素对应，需要做到如下三点：

        (1) 在函数中看到有局部指针，就要警惕内存泄漏问题，养成进一步排查的习惯；

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        (2) 分析对局部指针的赋值操作，是否属于前面所说的“两种堆内存获取方法”之一，如果是，就要分析函数返回的指针到底指向啥？是全局数据、静态数据还是堆内存？对于不熟悉的接口，要找到对应的接口文档或源代码分析；又或者看看代码中其它地方对该接口的引用，是否进行了内存释放；

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        (3) 如果确认对局部指针存在内存申请操作，就需要分析该内存的去向，是会被保存在全局变量吗？又或者会被作为函数返回值吗？如果都不是，就需要排查函数所有有”return“的地方，保证内存被正确释放。

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