面试题：C语言自定义内存分配器与内存泄漏检测及调试的深度结合

设计思路

记录内存分配信息：在每次分配内存时，记录分配的内存地址、大小以及分配该内存的代码位置（如文件名、行号）。这可以通过自定义的数据结构来实现。
跟踪内存释放：每次释放内存时，从记录的分配信息中移除相应的记录。
检测内存泄漏：在程序结束或特定的检测点，检查记录的分配信息中是否存在未被释放的内存。如果存在，则表明发生了内存泄漏。
定位泄漏位置：对于检测到的内存泄漏，利用之前记录的代码位置信息，方便开发人员定位到具体的代码行。

关键实现步骤

定义数据结构：

typedef struct {
    void *address;
    size_t size;
    const char *file;
    int line;
    struct MemoryRecord *next;
} MemoryRecord;

MemoryRecord *head = NULL;

修改内存分配函数：

void* my_malloc(size_t size, const char *file, int line) {
    void *ptr = malloc(size);
    if (ptr) {
        MemoryRecord *newRecord = (MemoryRecord*)malloc(sizeof(MemoryRecord));
        newRecord->address = ptr;
        newRecord->size = size;
        newRecord->file = file;
        newRecord->line = line;
        newRecord->next = head;
        head = newRecord;
    }
    return ptr;
}

修改内存释放函数：

void my_free(void *ptr) {
    MemoryRecord *current = head;
    MemoryRecord *prev = NULL;
    while (current) {
        if (current->address == ptr) {
            if (prev) {
                prev->next = current->next;
            } else {
                head = current->next;
            }
            free(current);
            free(ptr);
            return;
        }
        prev = current;
        current = current->next;
    }
}

添加内存泄漏检测函数：

void detect_memory_leaks() {
    MemoryRecord *current = head;
    while (current) {
        printf("Memory leak detected at %s:%d, address: %p, size: %zu\n", 
               current->file, current->line, current->address, current->size);
        current = current->next;
    }
}

使用宏方便调用：

#define my_malloc(size) my_malloc(size, __FILE__, __LINE__)

在程序结束前调用detect_memory_leaks函数，即可检测并定位内存泄漏。

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面试题：C语言自定义内存分配器与内存泄漏检测及调试的深度结合

知识考点

面试题答案

设计思路

关键实现步骤