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介绍内存泄漏问题原理及检视方法

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gaosmile 发布时间:2020-9-6 21:13
1.前言

最近部门不同产品接连出现内存泄漏导致的网上问题,具体表现为单板在现网运行数月以后,因为内存耗尽而导致单板复位现象。

一方面,内存泄漏问题属于低级错误,此类问题遗漏到现网,影响很坏;另一方面,由于内存泄漏问题很可能导致单板运行固定时间以后就复位,只能通过批量升级才能解决,实际影响也很恶劣。

同时,接连出现此类问题,尤其是其中一例问题还是我们老员工修改引入,说明我们不少员工对内存泄漏问题认识还是不够深刻的。

本文通过介绍内存泄漏问题原理及检视方法,希望后续能够从编码检视环节就杜绝此类问题发生。

说明:预防内存泄漏问题有多种方法,如加强代码检视、工具检测和内存测试等,本文聚集于开发人员能力提升方面。

! h6 Y; ?: R2 G4 E3 w1 {

2.内存泄漏问题原理2.1堆内存在C代码中的存储方式

内存泄漏问题只有在使用堆内存的时候才会出现,栈内存不存在内存泄漏问题,因为栈内存会自动分配和释放。

C代码中堆内存的申请函数是malloc,常见的内存申请代码如下:

左右滑动查看全部代码>>>

char *info = NULL;    /**转换后的字符串**/4 y* ~! H7 t9 I* |- `
info = (char*)malloc(NB_MEM_SPD_INFO_MAX_SIZE);. {9 l9 j. |2 t7 U
if( NULL == info)
2 f. }! g4 {" H: O' I9 |{1 e1 M8 T; |7 i0 y0 T0 Q% L, y8 [
    (void)tdm_error("malloc error!\n");
' q; e$ L3 H  @    return NB_SA_ERR_HPI_OUT_OF_MEMORY;
' y/ H; k/ l3 v- W7 U; E}
! g! u$ c% A, o5 R. Y9 R( S% O9 C3 q; x! |8 b$ N


# I! c) q( e" T& n% k

由于malloc函数返回的实际上是一个内存地址,所以保存堆内存的变量一定是一个指针(除非代码编写极其不规范)。

再重复一遍,保存堆内存的变量一定是一个指针,这对本文主旨的理解很重要。当然,这个指针可以是单指针,也可以是多重指针。

malloc函数有很多变种或封装,如g_malloc、g_malloc0、VOS_Malloc等,这些函数最终都会调用malloc函数。

2.2堆内存的获取方法

看到本小节标题,可能有些同学有疑惑,上一小节中的malloc函数,不就是堆内存的获取方法吗?

的确是,通过malloc函数申请是最直接的获取方法,如果只知道这种堆内存获取方法,就容易掉到坑里了。一般的来讲,堆内存有如下两种获取方法:

方法一:将函数返回值直接赋给指针,一般表现形式如下:

左右滑动查看全部代码>>>

char *local_pointer_xx = NULL;0 D- n- d* s7 g7 r2 M+ D. A+ K
local_pointer_xx = (char*)function_xx(para_xx, …);( Y! s, o- _' y( T0 f


& D" ?2 P0 n. i& P! g+ j

该类涉及到内存申请的函数,返回值一般都指针类型,例如:

左右滑动查看全部代码>>>

GSList* g_slist_append (GSList   *list, gpointer  data);, a* w- e6 ?' N7 U& `9 s

8 L: R  e: w3 U. z0 B

方法二:将指针地址作为函数返回参数,通过返回参数保存堆内存地址,一般表现形式如下:

左右滑动查看全部代码>>>

int ret;
' B* J5 n/ K  Ochar *local_pointer_xx = NULL;    /**转换后的字符串**// }4 Y9 N% n( x2 _. |* [: B& t
ret = (char*)function_xx(..., &local_pointer_xx, ...);8 s, S5 z* G; r5 g' K8 A

% y5 K+ V7 b2 W9 b" d7 w

该类涉及到内存申请的函数,一般都有一个入参是双重指针,例如:

左右滑动查看全部代码>>>

__STDIO_INLINE _IO_ssize_t;
$ c) u: {' n7 j7 _9 g3 rgetline (char **__lineptr, size_t *__n, FILE *__stream);
: s0 M& i- }- z. J* V- N1 Q1 a

前面说通过malloc申请内存,就属于方法一的一个具体表现形式。其实这两类方法的本质是一样的,都是函数内部间接申请了内存,只是传递内存的方法不一样,方法一通过返回值传递内存指针,方法二通过参数传递内存指针。

2.3内存泄漏三要素

最常见的内存泄漏问题,包含以下三个要素:

  • 要素一:函数内有局部指针变量定义;

  • 要素二:对该局部指针有通过上一小节中“两种堆内存获取方法”之一获取内存;

  • 要素三:在函数返回前(含正常分支和异常分支)未释放该内存,也未保存到其它全局变量或返回给上一级函数。


    : f" ?4 K1 j# H% n5 b0 d
2.4内存释放误区

稍微使用过C语言编写代码的人,都应该知道堆内存申请之后是需要释放的。但为何还这么容易出现内存泄漏问题呢?

一方面,是开发人员经验不足、意识不到位或一时疏忽导致;另一方面,是内存释放误区导致。很多开发人员,认为要释放的内存应该局限于以下两种:

1) 直接使用内存申请函数申请出来的内存,如malloc、g_malloc等;

2)该开发人员熟悉的接口中,存在内存申请的情况,如iBMC的兄弟,都应该知道调用如下接口需要释放list指向的内存:

左右滑动查看全部代码>>>

dfl_get_object_list(const char* class_name, GSList **list);3 r) m* o6 Q! b6 R

按照以上思维编写代码,一旦遇到不熟悉的接口中需要释放内存的问题,就完全没有释放内存的意识,内存泄漏问题就自然产生了。

3.内存泄漏问题检视方法

检视内存泄漏问题,关键还是要养成良好的编码检视习惯。与内存泄漏三要素对应,需

要做到如下三点:

1) 在函数中看到有局部指针,就要警惕内存泄漏问题,养成进一步排查的习惯

2) 分析对局部指针的赋值操作,是否属于前面所说的“两种堆内存获取方法”之一,如果是,就要分析函数返回的指针到底指向啥?

是全局数据、静态数据还是堆内存?对于不熟悉的接口,要找到对应的接口文档或源代码分析;又或者看看代码中其它地方对该接口的引用,是否进行了内存释放;

3) 如果确认对局部指针存在内存申请操作,就需要分析该内存的去向,是会被保存在全局变量吗?又或者会被作为函数返回值吗?如果都不是,就需要排查函数所有有”return“的地方,保证内存被正确释放。

& K# Q8 |  d) D. v, r. P8 a* Q

内存泄漏是比较难查的bug之一?有什么查找技巧吗?欢迎留言交流~2 P8 G9 o* ^! f: q0 B5 f6 l

- P% Y1 i& s- L. m( V& }$ z5 ?4 w- e3 Q% T( K/ M8 Q
; D( d' K- c: l3 L, [) g" k
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