面试题：C语言如何检测内存泄漏

采用工具或方法检测内存泄漏

Valgrind：在Linux系统下，Valgrind是一款常用的内存调试、内存泄漏检测以及性能分析工具。它通过在程序运行时模拟一个虚拟的CPU环境，能精确检测出程序中动态内存分配和释放的问题，包括内存泄漏、非法内存访问等。例如，使用Valgrind的memcheck工具，只需要在运行程序时加上对应的命令选项（如valgrind --leak-check=full ./your_program），Valgrind就会在程序结束后给出详细的内存泄漏报告，指出泄漏发生的位置、泄漏内存块的大小等信息。
Purify：这是IBM Rational公司的一款内存检测工具，可用于检测C、C++和Fortran程序中的内存错误。Purify能在程序运行时动态监测内存的使用情况，包括内存泄漏、数组越界、空指针引用等问题。它会在程序运行过程中实时捕获这些错误，并给出详细的错误信息和调用栈，帮助开发者定位问题根源。
BoundsChecker：一款在Windows平台上用于检测C/C++程序中内存相关错误的工具。它可以检测内存泄漏、非法内存访问、未初始化内存的使用等问题。BoundsChecker通过在程序运行时对内存操作进行详细的跟踪和检查，能够提供丰富的诊断信息，方便开发者快速定位和修复内存问题。
自定义内存管理函数：在代码中，通过自定义内存分配和释放函数（如my_malloc、my_free）来替代系统默认的malloc和free函数。在这些自定义函数中，可以添加计数器来记录内存分配和释放的次数，并在程序结束时检查计数器的值。如果分配次数大于释放次数，就有可能存在内存泄漏。同时，还可以记录每次分配内存的地址和大小等信息，方便后续排查。例如：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

// 记录内存分配次数
int alloc_count = 0;
// 记录内存释放次数
int free_count = 0;

// 自定义malloc函数
void* my_malloc(size_t size) {
    void* ptr = malloc(size);
    if (ptr) {
        alloc_count++;
    }
    return ptr;
}

// 自定义free函数
void my_free(void* ptr) {
    if (ptr) {
        free(ptr);
        free_count++;
    }
}

在程序结束时，可以添加如下代码检查是否存在内存泄漏：

if (alloc_count != free_count) {
    printf("Possible memory leak. Alloc count: %d, Free count: %d\n", alloc_count, free_count);
}

手动实现简单的内存泄漏检测机制

基于链表的内存跟踪：
- 定义一个结构体来记录每次分配的内存信息，包括分配的内存地址、大小以及一个指向下一个节点的指针，形成一个链表。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

typedef struct MemBlock {
    void* address;
    size_t size;
    struct MemBlock* next;
} MemBlock;

MemBlock* head = NULL;

// 自定义malloc函数
void* my_malloc(size_t size) {
    void* ptr = malloc(size);
    if (ptr) {
        MemBlock* new_block = (MemBlock*)malloc(sizeof(MemBlock));
        new_block->address = ptr;
        new_block->size = size;
        new_block->next = head;
        head = new_block;
    }
    return ptr;
}

// 自定义free函数
void my_free(void* ptr) {
    if (ptr) {
        MemBlock* current = head;
        MemBlock* 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;
        }
    }
}

- 在程序结束时，遍历链表，如果链表不为空，说明存在未释放的内存块，即发生了内存泄漏。

void check_memory_leak() {
    MemBlock* current = head;
    while (current) {
        printf("Memory leak detected at address %p, size %zu\n", current->address, current->size);
        current = current->next;
    }
}

标记法：
- 在程序启动时，记录进程的起始内存使用量（可以通过系统调用获取，如在Linux下可读取/proc/self/status文件中的VmRSS字段获取当前进程的常驻内存大小）。
- 在程序运行过程中，每当调用malloc分配内存时，在分配的内存块头部或尾部添加一个特殊的标记（如一个特定的数值）。
- 当调用free释放内存时，检查该标记是否存在。如果标记不存在，说明可能存在非法释放或内存已被篡改。同时，更新内存使用量。
- 在程序结束时，再次获取进程的内存使用量，并与起始内存使用量对比。如果内存使用量增加了，且链表中没有未释放的内存块（如果采用链表跟踪分配的内存），则可能存在内存泄漏。可以通过遍历程序中的数据结构，检查是否有指向已分配内存但未释放的指针，进一步确定泄漏位置。

通过上述工具和手动方法，可以有效地检测和定位C语言项目中的内存泄漏问题。

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面试题：C语言如何检测内存泄漏

知识考点

面试题答案

采用工具或方法检测内存泄漏

手动实现简单的内存泄漏检测机制