内存泄漏以及原因

只看该作者 · 2024-6-18 08:26

一、什么是内存泄漏？
在C语言中，我们可以使用malloc、calloc、realloc等函数来动态地申请内存空间，这些内存空间是从堆（heap）中分配的，与程序的生命周期无关，只有当我们显式地调用free函数来释放这些内存空间时，它们才会被回收。这样，我们就可以根据需要动态地调整内存的大小和数量，提高内存的利用率和程序的灵活性。

但是，这种动态内存分配的方式也带来了一些风险，就是如果我们在使用完动态分配的内存空间后，忘记或者无法释放它们，那么这些内存空间就会一直占用着系统的内存资源，无法被其他程序使用，这就是内存泄漏（memory leak）。

简单的内存泄漏示例代码：

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 1#include <stdlib.h>  

 2

 3void allocateMemory() {  

 4    int* ptr = (int*)malloc(sizeof(int));  

 5    if (ptr == NULL) {  

 6        exit(1);  

 7    }  

 8    *ptr = 10;  

 9    // 注意：这里缺少了free(ptr)的调用，导致内存泄漏  

10}  

11

12int main() {  

13    for (int i = 0; i < 10000; i++) {  

14        allocateMemory();  

15    }  

16    return 0;  

17}

上面的例子中，allocateMemory 函数使用 malloc 分配了一块内存，但之后并没有调用 free 释放这块内存。因此，每次调用 allocateMemory 函数时，都会有一块内存无法被释放，这就是内存泄漏。

二、内存泄漏的常见原因
1.内存泄漏的常见原因
（1）忘记释放内存

当使用malloc、calloc或realloc等函数分配内存后，必须在使用完内存后使用free来释放它。如果忘记释放，就会导致内存泄漏。

示例代码：

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 1#include <stdlib.h>  

 2

 3void forgetToFree() {  

 4    int* ptr = (int*)malloc(sizeof(int));  

 5    if (ptr != NULL) {  

 6        *ptr = 10;  

 7        // 忘记调用 free(ptr)  

 8    }  

 9}  

10

11int main(int argc, char *argv[]) {  

12    for (int i = 0; i < 10000; i++) {  

13        forgetToFree();  

14    }  

15    return 0;  

16}

（2）重复释放

尝试多次释放同一块内存是非法的，可能导致程序崩溃。

示例代码：

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 1#include <stdlib.h>  

 2

 3void doubleFree() {  

 4    int* ptr = (int*)malloc(sizeof(int));  

 5    if (ptr != NULL) {  

 6        free(ptr);  

 7        // 重复释放同一块内存  

 8        free(ptr); 

 9    }  

10}  

11

12int main(int argc, char *argv[]) {  

13    doubleFree();  

14    return 0;  

15}

（3）内存泄漏在函数中

在函数内部分配的内存，如果没有被返回给调用者，调用者就无法释放它。

示例代码：

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 1#include <stdlib.h>  

 2

 3void allocateInFunction() {  

 4    int* ptr = (int*)malloc(sizeof(int));  

 5    if (ptr != NULL) {  

 6        // ptr 没有返回给调用者，导致内存泄漏  

 7        *ptr = 10;  

 8    }  

 9}  

10

11int main(int argc, char *argv[]) {   

12    allocateInFunction();  

13    // 无法释放 allocateInFunction 中分配的内存  

14    return 0;  

15}

（4）指针丢失

如果丢失了指向已分配内存的指针，那么这块内存就无法被释放。

示例代码：

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 1#include <stdlib.h>  

 2int* someOtherFunction() {  

 3    // 假设这个函数返回一个新的指针  

 4    int* newPtr = (int*)malloc(sizeof(int));  

 5    return newPtr;  

 6}  

 7

 8void loseReference() {  

 9    int* ptr = (int*)malloc(sizeof(int));  

10    if (ptr != NULL) {  

11        *ptr = 10;  

12        // 假设ptr被用于某个全局数据结构或传递给其他函数  

13        // ...  

14        // 然后ptr的引用丢失了，例如它指向的内存被另一个指针覆盖  

15        // 假设这个函数返回一个新的指针  

16        int* newPtr = someOtherFunction(); 

17        // 现在ptr指向了新的内存，原先的内存泄漏了  

18        ptr = newPtr; 

19        // 或者ptr可能被置为NULL，或者超出了其作用域  

20    }  

21}  

22

23int main(int argc, char *argv[]) {  

24    // 调用函数，ptr曾经指向一块内存  

25    loseReference();  

26    // 但由于在某处丢失了ptr的引用，这块内存无法被释放，导致内存泄漏  

27    return 0;  

28}