面试题：C语言中内存泄漏场景及检测方法

Question

描述几种在C语言编程中可能导致内存泄漏的常见场景，例如动态内存分配后未释放等。同时，说明至少两种用于检测这些内存泄漏的方法，包括手动代码检查和使用工具等，并阐述每种方法的优缺点。

Answer 1

常见内存泄漏场景

1. 动态内存分配后未释放：使用 malloc、calloc 或 realloc 分配内存后，没有使用 free 释放。例如：

void memoryLeakExample1() {
    int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int));
    // 这里没有free(ptr)
}

2. 内存释放后继续使用：释放内存后，指针没有置为 NULL，导致可能再次使用已释放的内存。

void memoryLeakExample2() {
    int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int));
    free(ptr);
    // 这里如果继续使用ptr，会导致未定义行为，可能也间接导致内存泄漏
    *ptr = 10; 
}

3. 函数返回局部动态分配内存的指针：函数内部分配的动态内存，返回后外部没有正确管理，导致无法释放。

int* memoryLeakExample3() {
    int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int));
    return ptr;
}
void callFunction() {
    int *result = memoryLeakExample3();
    // 这里没有释放result指向的内存
}

4. 循环内多次分配内存但未及时释放：在循环中重复分配内存，每次迭代没有释放之前分配的内存。

void memoryLeakExample4() {
    for(int i = 0; i < 10; i++) {
        int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int));
        // 没有在每次迭代结束时free(ptr)
    }
}

检测内存泄漏的方法

1. 手动代码检查
   • 优点：不需要额外工具，对小型项目或简单代码片段可快速排查，能深入理解代码逻辑，发现逻辑错误导致的内存问题。
   • 缺点：效率低，易遗漏，对于大型复杂项目难以全面检测，代码量大时工作量巨大，需要开发者对内存管理有深入理解。
2. 使用Valgrind（Linux环境）
   • 优点：功能强大，能准确检测出内存泄漏位置，提供详细报告，可检测多种内存错误，如非法内存访问。
   • 缺点：仅适用于Linux环境，会显著降低程序运行速度，增加内存消耗，对多线程程序检测较复杂。
3. 使用Purify（商业工具，跨平台）
   • 优点：跨平台，检测能力强，能检测各种复杂内存问题，提供详细诊断信息，可集成到开发环境。
   • 缺点：商业工具需购买许可证，价格昂贵，可能影响程序性能。