C语言中的指针的注意事项和内存泄漏

什么地方可能出错?
有几种问题场景可能会出现,从而可能在完成生成后导致问题。在处理指针时,您可以使用本文中的信息来避免许多问题。
回页首
未初始化的内存
在本例中,p 已被分配了 10 个字节。这 10 个字节可能包含垃圾数据,如图 1 所示。
char *p = malloc ( 10 );

图 1. 垃圾数据
ABCDEFGHIJ

如果在对这个 p 赋值前,某个代码段尝试访问它,则可能会获得垃圾值,您的程序可能具有不可预测的行为。p 可能具有您的程序从未曾预料到的值。
良好的实践是始终结合使用 memset 和 malloc,或者使用 calloc。
char *p = malloc (10);
memset(p,’\0’,10);

现在,即使同一个代码段尝试在对 p 赋值前访问它,该代码段也能正确处理 Null 值(在理想情况下应具有的值),然后将具有正确的行为。
回页首
内存覆盖
由于 p 已被分配了 10 个字节,如果某个代码片段尝试向 p 写入一个 11 字节的值,则该操作将在不告诉您的情况下自动从其他某个位置“吃掉”一个字节。让我们假设指针 q 表示该内存。

图 2. 原始 q 内容
IMG

图 3. 覆盖后的 q 内容
&MG
结果,指针 q 将具有从未预料到的内容。即使您的模块编码得足够好,也可能由于某个共存模块执行某些内存操作而具有不正确的行为。下面的示例代码片段也可以说明这种场景。
char *p = malloc (10);
memset(p,’\0’,10);
char *name = (char *) malloc(11);
// Assign some value to name
memcpy ( p,name,11); // Problem begins here

在本例中,memcpy 操作尝试将 11 个字节写到 p,而后者仅被分配了 10 个字节。
作为良好的实践,每当向指针写入值时,都要确保对可用字节数和所写入的字节数进行交叉核对。一般情况下,memcpy 函数将是用于此目的的检查点。
回页首
内存读取越界
内存读取越界 (overread) 是指所读取的字节数多于它们应有的字节数。这个问题并不太严重,在此就不再详述了。下面的代码提供了一个示例。
char *ptr = (char *)malloc(10);
char name[20] ;
memcpy ( name,ptr,20); // Problem begins here

在本例中,memcpy 操作尝试从 ptr 读取 20 个字节,但是后者仅被分配了 10 个字节。这还会导致不希望的输出。
回页首
内存泄漏
内存泄漏可能真正令人讨厌。下面的列表描述了一些导致内存泄漏的场景。
重新赋值
我将使用一个示例来说明重新赋值问题。
char *memoryArea = malloc(10);
char *newArea = malloc(10);

这向如下面的图 4 所示的内存位置赋值。

aa

memoryArea 和 newArea 分别被分配了 10 个字节,它们各自的内容如图 4 所示。如果某人执行如下所示的语句(指针重新赋值)……
memoryArea = newArea;

则它肯定会在该模块开发的后续阶段给您带来麻烦。
在上面的代码语句中,开发人员将 memoryArea 指针赋值给 newArea 指针。结果,memoryArea 以前所指向的内存位置变成了孤立的,如下面的图 5 所示。它无法释放,因为没有指向该位置的引用。这会导致 10 个字节的内存泄漏。

bbbb

 

 

 

 

 

 

在对指针赋值前,请确保内存位置不会变为孤立的。

首先释放父块

假设有一个指针 memoryArea,它指向一个 10 字节的内存位置。该内存位置的第三个字节又指向某个动态分配的 10 字节的内存位置,如图 6 所示。

ccc

free(memoryArea)

如果通过调用 free 来释放了 memoryArea,则 newArea 指针也会因此而变得无效。newArea 以前所指向的内存位置无法释放,因为已经没有指向该位置的指针。换句话说,newArea 所指向的内存位置变为了孤立的,从而导致了内存泄漏。
每当释放结构化的元素,而该元素又包含指向动态分配的内存位置的指针时,应首先遍历子内存位置(在此例中为 newArea),并从那里开始释放,然后再遍历回父节点。
这里的正确实现应该为:
free( memoryArea->newArea);
free(memoryArea);

返回值的不正确处理
有时,某些函数会返回对动态分配的内存的引用。跟踪该内存位置并正确地处理它就成为了 calling 函数的职责。
char *func ( )
{
return malloc(20); // make sure to memset this location to ‘\0’…
}

void callingFunc ( )
{
func ( ); // Problem lies here
}

在上面的示例中,callingFunc() 函数中对 func() 函数的调用未处理该内存位置的返回地址。结果,func() 函数所分配的 20 个字节的块就丢失了,并导致了内存泄漏。
回页首
归还您所获得的
在开发组件时,可能存在大量的动态内存分配。您可能会忘了跟踪所有指针(指向这些内存位置),并且某些内存段没有释放,还保持分配给该程序。
始终要跟踪所有内存分配,并在任何适当的时候释放它们。事实上,可以开发某种机制来跟踪这些分配,比如在链表节点本身中保留一个计数器(但您还必须考虑该机制的额外开销)。
回页首
访问空指针
访问空指针是非常危险的,因为它可能使您的程序崩溃。始终要确保您不是 在访问空指针。
回页首
总结
本文讨论了几种在使用动态内存分配时可以避免的陷阱。要避免内存相关的问题,良好的实践是:
始终结合使用 memset 和 malloc,或始终使用 calloc。
每当向指针写入值时,都要确保对可用字节数和所写入的字节数进行交叉核对。
在对指针赋值前,要确保没有内存位置会变为孤立的。
每当释放结构化的元素(而该元素又包含指向动态分配的内存位置的指针)时,都应首先遍历子内存位置并从那里开始释放,然后再遍历回父节点。
始终正确处理返回动态分配的内存引用的函数返回值。
每个 malloc 都要有一个对应的 free。
确保您不是在访问空指针。

标签: none

添加新评论