C/C++編程筆記:C語言內(nèi)存泄露很嚴(yán)重,如何應(yīng)對(duì)?
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(jí)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(jí)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(duì)內(nèi)存泄漏問題認(rèn)識(shí)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(cè)和內(nèi)存測(cè)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(chǔ)方式
內(nèi)存泄漏問題只有在使用堆內(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)。
2.2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(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(qǐng)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(qǐng)的函數(shù),一般都有一個(gè)入?yún)⑹请p重指針,例如:

前面說通過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(duì)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(jí)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(qǐng)之后是需要釋放的。但為何還這么容易出現(xiàn)內(nèi)存泄漏問題呢?一方面,是開發(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(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(shí),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(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。
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