什么是内存泄漏及如何防护内存泄漏

前言

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什么是内存泄漏

内存泄漏（Memory Leak）指在程序运行过程中，分配的内存空间在不再使用后未被正确释放或回收，导致这部分内存无法再被其他程序或操作系统使用，最终造成内存资源的浪费或不足。
当一个程序运行时，它需要在内存中分配一定的空间来存储数据和临时变量。
通常，在不再需要使用这些内存空间时，程序会将其释放给操作系统或其他程序使用。然而，如果程序中存在内存泄漏的问题，这些不再使用的内存空间将无法正确释放，导致内存的持续增加。

内存泄漏可能会导致以下问题：

内存资源浪费：未释放的内存占用会逐渐增加，最终占用过多的内存资源，导致系统整体性能下降。
系统崩溃或异常：当内存泄漏达到一定程度时，系统可能会因为内存不足而崩溃或出现异常错误。
系统性能下降：内存泄漏会导致资源的浪费，使得系统的响应速度变慢，甚至造成系统运行变得不稳定。

内存泄漏的常见原因包括未正确释放动态分配的内存、循环引用、缓存未清理等。内存泄漏可以通过使用合适的内存管理技术、编写高质量的代码以及使用内存分析工具来预防和修复。

示例一

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h>    
int main() 
{
int *p;
p = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
//动态分配10个int类型变量的内存
//如果调用malloc函数失败，p会变成空指针，需要检查p是否为空指针再进行下一步操作
return 0;
}

讲解：
代码中的内存泄漏是指在malloc()函数分配内存后，没有使用free()函数释放该内存。由于没有释放这部分内存，在程序运行结束后，操作系统将无法回收这部分未释放的内存空间。
解决办法：
要解决这个问题，需要在不再使用动态分配的内存空间时，使用free()函数将其释放。例如，在程序结束前添加free(p);来释放p指向的内存空间。

示例二

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void memoryLeak()
{
int *ptr = (int*)malloc(sizeof(int));    // 没有释放动态分配的内存，导致内存泄漏
// 这部分内存无法被其他程序或操作系统使用
}
int main()
{
memoryLeak();
printf("内存泄漏示例\n");
return 0;
}

讲解：
这段代码中，我们定义了一个名为memoryLeak()的函数。在函数内部，我们使用malloc()函数动态分配了一块int类型的内存，并将其地址赋值给ptr指针。但是，在函数结束之前，没有使用free()函数释放这部分内存，导致内存泄漏的发生。
在main()函数中，我们调用了memoryLeak()函数，并在其后打印一条简单的消息。然而，由于存在内存泄漏问题，释放的内存无法被回收，这可能导致系统的内存资源被浪费，最终可能会导致系统性能下降或者崩溃。
解决办法：
应该在不再需要使用动态分配的内存时，使用free()函数显式地释放内存，例如在memoryLeak()函数末尾添加free(ptr);语句。这样可以确保在不使用内存时能够释放它，避免内存泄漏问题的发生。

特殊版本

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h>
int main()
{
int *p = (int *)malloc(sizeof(int));
// 申请动态内存
*p = 123;
printf("*p = %d\n", *p);
// 输出 123
free(p);
// 释放内存
printf("*p = %d\n", *p);
// 错误: 程序运行错误（或者段错误）
return 0;
}

这段代码的功能是先通过malloc()函数动态分配了一个int类型大小的内存空间，并将其地址赋给指针变量p。然后，将整数值123存储在该内存空间中，并通过printf()函数打印出该值。
接下来，使用free()函数释放了之前分配的内存空间。最后，在已经释放了内存空间的情况下，尝试使用指针p访问该内存空间并打印其值。这是错误的行为，因为该内存空间已被释放，不再属于程序的可访问范围，因此会导致运行错误或段错误。
因此，代码的最后一行会导致程序出现错误。为了避免这种错误，应该在释放内存后避免继续使用指向已释放的内存地址的指针。
(如果看不懂看这里，说白了就是内存空间已经释放仍访问指针)
危害：

未定义的行为：尝试访问已释放的内存是未定义的行为。在这种情况下，代码中的printf("*p = %d\n", *p);语句会导致程序出现错误。这可能会导致程序崩溃或产生不可预测的行为。
内存泄漏：尽管在代码中使用了free(p)来释放内存，但是在释放之后仍然试图访问已释放的内存空间。这可能会导致内存泄漏，因为释放的内存无法被其他程序或操作系统回收，从而浪费内存资源。
安全隐患：如果被泄漏的内存中包含敏感数据，可能会导致安全隐患。其他恶意程序或黑客可能会利用这些被泄漏的内存来获取敏感信息，从而威胁系统的安全性。