面试题：C语言动态内存管理及内存泄漏分析

内存分配函数使用：
- malloc：
  - malloc函数用于分配指定字节数的内存空间。其原型为void *malloc(size_t size)。例如，要分配一个大小为n个int类型的数组空间，可以这样写：

int *arr = (int *)malloc(n * sizeof(int));
if (arr == NULL) {
    // 处理内存分配失败的情况，比如输出错误信息并退出程序
    perror("malloc");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

calloc：
- calloc函数用于分配指定数量和指定大小的内存块，并将所分配的内存块初始化为零。其原型为void *calloc(size_t nmemb, size_t size)。例如，要分配n个int类型的数组空间并初始化为0，可以这样写：

int *arr = (int *)calloc(n, sizeof(int));
if (arr == NULL) {
    perror("calloc");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

realloc：
- realloc函数用于改变已分配内存块的大小。其原型为void *realloc(void *ptr, size_t size)。如果ptr为NULL，realloc的行为就和malloc一样；如果size为0，并且ptr指向一个合法的内存块，realloc会释放该内存块并返回NULL。例如，假设已经有一个动态分配的数组arr，要扩展其大小：

int *new_arr = (int *)realloc(arr, new_n * sizeof(int));
if (new_arr == NULL) {
    // 处理内存重新分配失败的情况
    perror("realloc");
    // 可以考虑保留原有的arr数据，不进行释放，根据具体需求决定
    // free(arr);
    // arr = NULL;
} else {
    arr = new_arr;
}

内存释放函数free：
- 使用free函数来释放通过malloc、calloc或realloc分配的内存。例如：

free(arr);
arr = NULL; // 防止悬空指针

内存泄漏定位和解决方法：
- 工具辅助：
  - Valgrind：在Linux系统下，可以使用Valgrind工具。例如，编译程序时确保使用-g选项保留调试信息（gcc -g -o program program.c），然后使用valgrind --leak-check=full./program运行程序。Valgrind会详细报告内存泄漏的位置，包括在哪个源文件、哪一行代码发生了内存泄漏。
  - AddressSanitizer：在GCC和Clang编译器中都支持AddressSanitizer。编译时添加-fsanitize=address选项（gcc -fsanitize=address -g -o program program.c），运行程序时，它会检测到内存泄漏并输出详细的错误信息，指出内存分配和未释放的位置。
- 代码审查：
  - 仔细检查代码中malloc、calloc、realloc和free的配对使用。确保每个分配函数都有对应的free调用，并且free的调用时机正确。例如，在函数返回前，检查是否有未释放的动态分配内存。
- 添加日志：
  - 在内存分配和释放的地方添加日志输出。例如，使用printf函数记录每次malloc、calloc、realloc和free的调用，包括分配的大小、地址等信息。这样在程序运行后，可以通过分析日志来查找可能的内存泄漏点。

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

void *my_malloc(size_t size) {
    void *ptr = malloc(size);
    if (ptr) {
        printf("malloc: allocated %zu bytes at %p\n", size, ptr);
    } else {
        printf("malloc: allocation failed\n");
    }
    return ptr;
}

void my_free(void *ptr) {
    if (ptr) {
        printf("free: releasing memory at %p\n", ptr);
        free(ptr);
    }
}

int main() {
    int *arr = (int *)my_malloc(10 * sizeof(int));
    // 使用arr...
    my_free(arr);
    return 0;
}

面试题：C语言动态内存管理及内存泄漏分析

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