C语言中的内存泄漏原因及对策分析

李建辉

在C语言程序设计中，内存泄漏几乎是很难避免的，C程序产生泄漏内存，则运行速度会逐渐变慢，并最终停止运行；如果产生覆盖内存，程序会变得非常脆弱，很容易受到恶意用户的攻击。内存泄漏是一种隐性危害，它们很难被发现，通常不能在相应的源代码中找到错误，需要仔细分析与专门的检测工具才能发现。

一、内存泄漏的定义

通常我们所说的内存泄漏，是指分配出去的内存在使用之后没有释放掉，没有回收，长此以往，会造成没有足够的内存可以分配。一般表现为运行时间越长，占用的内存越多，最终导致系统奔溃。一般的内存泄漏是指堆内存的泄漏。堆内存是指程序从堆中分配的，大小任意的（内存块的大小可以在程序运行期决定），使用完后必须显式释放的内存。应用程序一般使用malloc，realloc，new等函数从堆中分配到一块内存，使用完后，程序必须负责相应的调用free或delete释放该内存块，否则，这块内存就不能被再次使用，我们就说这块内存泄漏了。

二、内存泄漏原因分析

2.1 C语言内存分配情况

在C语言中，根据数据在内存中存在的时间（生存周期）不同，将内存空间分为三个区：1）程序区：用于存储程序的代码，即程序的二进制代码。2）静态存储区：用于存储全局变量和静态变量，这些变量的空间在程序编译时就已经分配好了。3）动态存储区：用于在程序执行时分配的内存，又分为：堆区（heap）和栈区（stack）。堆区：用于动态内存分配，程序运行时由内存分配函数在堆上分配内存。在C语言中，只能使用指针才能动态的分配内存。栈区：在函数执行时，函数内部的局部变量和函数参数的存储单元的内存区域，函数运行结束时，这些内存区域会自动释放。

2.2 C語言动态内存分配

在C语言中用内存分配函数来实现内存的动态分配，这些函数有：malloc（）和realloc（）等函数。malloc（）： 使用这个函数时需要包含头文件。使用该函数需要指定要分配的内存字节数作为参数，例如：

int *pNumber=（int *） malloc（100）

这条语句分配了100个字节的内存，并把这个内存块的地址赋给pNumber，这个内存块可以保存最大25个int值，每个int占4个字节。如果不能分配请求的内存，malloc（）会返回一个null指针。

2.3 释放动态分配的内存

堆上分配的内存会在整个应用程序结束之后，由操作系统负责回收，但最好是在使用完这些内存后立即释放。如果不释放，会引起内存泄漏，极大占用系统资源，可能会产生各种未知的错误。所以，必须使用free（）函数释放内存，参数是内存地址（指针），例如：free（pNumber），依上例。

三、内存泄漏避免的方法

3.1正确使用malloc函数分配内存

malloc是一个函数，专门用来从堆上分配内存。使用malloc函数需要几个要求：内存分配给谁？分配多大内存？是否还有足够内存分配？ 内存将用来存储什么格式的数据？分配好的内存在哪里？ 如果这5点都确定，那内存就能分配。下面看看malloc的原型：（void *）malloc（int size）

malloc函数的返回值是一个void类型的指针，参数为int类型的数据，即申请分配的内存大小，单位是字节。内存分配成功之后，malloc函数返回这块内存的首地址，你需要一个指针来接受这个地址。也就是说这块内存将来要用来存储什么类型的数据，如：

char *p = （char *）malloc（100）

在堆内存分配了100个字节的内存，返回这块内存的首地址，把地址强制转换成char *类型后赋给char *类型的指针变量p；同时告诉我们这块内存将用来存储char类型的数据。你只能通过指针变量p来操作这块内存，这块内存本身没有名字，对它的访问是匿名访问。但是，不一定每次malloc函数都能成功分配到内存。既然malloc函数申请内存存在不成功的可能，那我们在使用指向这块内存的指针时，必须用if（ NULL ！= p）语句上来验证内存分配确实成功了。

3.2 正确使用free函数释放内存

既然有分配，那就必须有释放，不然的话，有限的内存就会用光，而没有释放的内存却占用空间，与malloc对应的就是free函数了。free函数只有一个参数，就是所要释放的内存块的首地址（指针）。按上例，则为：free（p） 。free函数其实它就做了一件事：斩断指针变量和这块内存的对应关系。free函数就是把这块内存和p之间的关系斩断；p本身的值并没有改变或者消失，即指针变量p本身保存的地址并没有改变，那块被释放的内存里面保存的值也没有改变。这就是free函数的功能，一个malloc对应一个free，是一夫一妻制。在使用free（p）函数内存释放后，指针变量p本身保存的地址并没有改变，那我们必须需重新把p的值变为NULL：p = NULL。如果没有把该指针置NULL，这个指针就成为了“悬空指针”，这是很危险的，且也是经常出错的地方。

四、结论

从用户使用程序的角度来看，作为一般的用户，根本就感觉不到内存泄漏的存在，真正有危害的是内存泄漏的堆积，这会最终消耗尽系统所有的内存，给应用程序带来极大的不稳定性，要避免这个问题，需要在代码设计上入手，养成良好的编码习惯和规范。

参 考 文 献

[1] C程序设计 .唐浩强 .北京：华大学出版社. 1991年7月

[2]吕维梅，刘坚. C/C++程序安全漏洞的分类与分析[J] . 计算机工程与应用，2003：39（6）：37-40.