未初始化的內存
在本例中,p
已被分配了 10 個字節。這 10 個字節可能包含垃圾數據。
char *p = malloc ( 10 );
如果在對這個 p
賦值前,某個代碼段嘗試訪問它,則可能會獲得垃圾值,程序可能具有不可預測的行爲。p
可能有程序從未曾預料到的值。
良好的實踐是始終結合使用 memset
和 malloc
,或者使用 calloc
。
char *p = malloc (10); memset(p,’\0’,10);
這樣,即使同一個代碼段嘗試在對 p
賦值前訪問它,該代碼段也能正確處理 Null
值(在理想情況下應具有的值),然後將具有正確的行爲。
內存覆蓋
p 已被分配了 10 個字節,如果某個代碼片段嘗試向 p 寫入一個 11 字節的值,則該操作將在不告訴您的情況下自動從其他某個位置“吃掉”一個字節。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,也可能由於某個共存模塊執行某些內存操作而具有不正確的行爲。下面的示例代碼片段也可以說明這種場景。
char *name = (char *) malloc(11); // Assign some value to name memcpy ( p,name,11); // Problem begins here
本例中,memcpy 操作嘗試將 11 個字節寫到 p,而後者僅被分配了 10 個字節。
作爲良好的實踐,每當向指針寫入值時,都要確保對可用字節數和所寫入的字節數進行交叉覈對。一般情況下,memcpy 函數將是用於此目的的檢查點。
內存讀取越界
內存讀取越界 (overread) 是指所讀取的字節數多於它們應有的字節數。這個問題並不太嚴重,在此就不再詳述了。下面的代碼提供了一個示例。
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 個字節,但是後者僅被分配了 10 個字節。這會導致不希望的輸出。
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景。
重新賦值—我將使用一個示例來說明重新賦值問題。
char *memoryArea = malloc(10); char *newArea = malloc(10);
向如下面的圖所示的內存位置賦值。
memoryArea 和 newArea 分別被分配了 10 個字節,它們各自的內容如圖所示。如果某人執行如下所示的語句(指針重新賦值)
memoryArea = newArea;
則它肯定會在該模塊開發的後續階段給您帶來麻煩。在上面的代碼語句中,開發人員將 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,如下面的圖所示,它無法釋放,因爲沒有指向該位置的引用。這會導致 10 個字節的內存泄漏。
在對指針賦值前,請確保內存位置不會變爲孤立的。
首先釋放父塊—假設有一個指針 memoryArea,它指向一個 10 字節的內存位置。該內存位置的第三個字節又指向某個動態分配的 10 字節的內存位置,如圖 所示。
free(memoryArea);
如果通過調用 free 來釋放了 memoryArea,則 newArea 指針也會因此而變得無效。newArea 以前所指向的內存位置無法釋放,因爲已經沒有指向該位置的指針。換句話說,newArea 所指向的內存位置變爲了孤立的,從而導致了內存泄漏。
每當釋放結構化的元素,而該元素又包含指向動態分配的內存位置的指針時,應首先遍歷子內存位置(在此例中爲 newArea),並從那裏開始釋放,然後再遍歷回父節點。
正確實現應該爲:
free( memoryArea->newArea); free(memoryArea);
返回值的不正確處理—有時,某些函數會返回對動態分配的內存的引用。跟蹤該內存位置並正確地處理它就成爲了 calling 函數的職責。
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() 函數中對 func() 函數的調用未處理該內存位置的返回地址。結果,func() 函數所分配的 20 個字節的塊就丟失了,並導致了內存泄漏。
歸還您所獲得的
在開發組件時,可能存在大量的動態內存分配。您可能會忘了跟蹤所有指針(指向這些內存位置),並且某些內存段沒有釋放,還保持分配給該程序。
始終要跟蹤所有內存分配,並在任何適當的時候釋放它們。事實上,可以開發某種機制來跟蹤這些分配,比如在鏈表節點本身中保留一個計數器(但您還必須考慮該機制的額外開銷)。
訪問空指針
訪問空指針是非常危險的,因爲它可能使您的程序崩潰。始終要確保您不是在訪問空指針。
總結
本文討論了幾種在使用動態內存分配時可以避免的陷阱。要避免內存相關的問題,良好的實踐是:
始終結合使用 memset 和 malloc,或始終使用 calloc。
每當向指針寫入值時,都要確保對可用字節數和所寫入的字節數進行交叉覈對。
在對指針賦值前,要確保沒有內存位置會變爲孤立的。
每當釋放結構化的元素(而該元素又包含指向動態分配的內存位置的指針)時,都應首先遍歷子內存位置並從那裏開始釋放,然後再遍歷回父節點。
始終正確處理返回動態分配的內存引用的函數返回值。
每個 malloc 都要有一個對應的 free。
確保您不是在訪問空指針。