C語(yǔ)言中的指針和內存泄漏
收藏在使用 C 語(yǔ)言時(shí)，您是否對花時(shí)間調試指針和內存泄漏問(wèn)題感到厭倦？如果是這樣，那么本文就適合您。您將了解可能導致內存破壞的指針操作類(lèi)型，您還將研究一些場(chǎng)景，了解要在使用動(dòng)態(tài)內存分配時(shí)考慮什么問(wèn)題。
對于任何使用 C 語(yǔ)言的人，如果問(wèn)他們 C 語(yǔ)言的最大煩惱是什么，其中許多人可能會(huì )回答說(shuō)是指針和內存泄漏。這些的確是消耗了開(kāi)發(fā)人員大多數調試時(shí)間的事項。指針和內存泄漏對某些開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)似乎令人畏懼，但是一旦您了解了指針及其關(guān)聯(lián)內存操作的基礎，它們就是您在 C 語(yǔ)言中擁有的最強大工具。
本文將與您分享開(kāi)發(fā)人員在開(kāi)始使用指針來(lái)編程前應該知道的秘密。本文內容包括：
導致內存破壞的指針操作類(lèi)型
在使用動(dòng)態(tài)內存分配時(shí)必須考慮的檢查點(diǎn)
導致內存泄漏的場(chǎng)景
如果您預先知道什么地方可能出錯，那么您就能夠小心避免陷阱，并消除大多數與指針和內存相關(guān)的問(wèn)題。
有幾種問(wèn)題場(chǎng)景可能會(huì )出現，從而可能在完成生成后導致問(wèn)題。在處理指針時(shí)，您可以使用本文中的信息來(lái)避免許多問(wèn)題。
在本例中，p 已被分配了 10 個(gè)字節。這 10 個(gè)字節可能包含垃圾數據，如圖 1 所示。
char *p = malloc ( 10 );
如果在對這個(gè) p 賦值前，某個(gè)代碼段嘗試訪(fǎng)問(wèn)它，則可能會(huì )獲得垃圾值，您的程序可能具有不可預測的行為。p 可能具有您的程序從未曾預料到的值。
良好的實(shí)踐是始終結合使用 memset 和 malloc，或者使用 calloc。
char *p = malloc (10); memset(p,’\0’,10);
現在，即使同一個(gè)代碼段嘗試在對 p 賦值前訪(fǎng)問(wèn)它，該代碼段也能正確處理 Null 值（在理想情況下應具有的值），然后將具有正確的行為。
由于 p 已被分配了 10 個(gè)字節，如果某個(gè)代碼片段嘗試向 p 寫(xiě)入一個(gè) 11 字節的值，則該操作將在不告訴您的情況下自動(dòng)從其他某個(gè)位置“吃掉”一個(gè)字節。讓我們假設指針 q 表示該內存。
結果，指針 q 將具有從未預料到的內容。即使您的模塊編碼得足夠好，也可能由于某個(gè)共存模塊執行某些內存操作而具有不正確的行為。下面的示例代碼片段也可以說(shuō)明這種場(chǎng)景。
char *name = (char *) malloc(11); // Assign some value to name memcpy ( p,name,11); // Problem begins here
在本例中，memcpy 操作嘗試將 11 個(gè)字節寫(xiě)到 p，而后者僅被分配了 10 個(gè)字節。
作為良好的實(shí)踐，每當向指針寫(xiě)入值時(shí)，都要確保對可用字節數和所寫(xiě)入的字節數進(jìn)行交叉核對。一般情況下，memcpy 函數將是用于此目的的檢查點(diǎn)。
內存讀取越界 (overread) 是指所讀取的字節數多于它們應有的字節數。這個(gè)問(wèn)題并不太嚴重，在此就不再詳述了。下面的代碼提供了一個(gè)示例。
char *ptr = (char *)malloc(10); char name[20] ; memcpy ( name,ptr,20); // Problem begins here
在本例中，memcpy 操作嘗試從 ptr 讀取 20 個(gè)字節，但是后者僅被分配了 10 個(gè)字節。這還會(huì )導致不希望的輸出。
內存泄漏
內存泄漏可能真正令人討厭。下面的列表描述了一些導致內存泄漏的場(chǎng)景。
重新賦值
我將使用一個(gè)示例來(lái)說(shuō)明重新賦值問(wèn)題。
char *memoryArea = malloc(10); char *newArea = malloc(10);
這向如下面的圖 4 所示的內存位置賦值。
memoryArea 和 newArea 分別被分配了 10 個(gè)字節，它們各自的內容如圖 4 所示。如果某人執行如下所示的語(yǔ)句（指針重新賦值）……
memoryArea = newArea;
則它肯定會(huì )在該模塊開(kāi)發(fā)的后續階段給您帶來(lái)麻煩。
在上面的代碼語(yǔ)句中，開(kāi)發(fā)人員將 memoryArea 指針賦值給 newArea 指針。結果，memoryArea 以前所指向的內存位置變成了孤立的，如下面的圖 5 所示。它無(wú)法釋放，因為沒(méi)有指向該位置的引用。這會(huì )導致 10 個(gè)字節的內存泄漏。
在對指針賦值前，請確保內存位置不會(huì )變?yōu)楣铝⒌摹?div style="height:15px;">
假設有一個(gè)指針 memoryArea，它指向一個(gè) 10 字節的內存位置。該內存位置的第三個(gè)字節又指向某個(gè)動(dòng)態(tài)分配的 10 字節的內存位置，如圖 6 所示。
如果通過(guò)調用 free 來(lái)釋放了 memoryArea，則 newArea 指針也會(huì )因此而變得無(wú)效。newArea 以前所指向的內存位置無(wú)法釋放，因為已經(jīng)沒(méi)有指向該位置的指針。換句話(huà)說(shuō)，newArea 所指向的內存位置變?yōu)榱斯铝⒌?，從而導致了內存泄漏?div style="height:15px;">
