重新定义malloc和free 防止内存泄漏

柔光的暖阳◎ 2022-06-09 09:42 180阅读 0赞

1, 定义供应用程序使用的头文件  
//libmem.h  
\#ifndef \_LIBMEM\_H\_  
\#define \_LIBMEM\_H\_  
  
//声明自定义malloc及free函数  
extern void \*my\_malloc(unsigned int uSize, const char \*pszFunc, unsigned int uLine);  
extern void my\_free(void \*pPtr, const char \*pszFunc, unsigned int uLine);  
  
//重定义malloc及free  
\#define malloc(size) my\_malloc(size, \_\_FUNCTION\_\_, \_\_LINE\_\_)  
\#define free(ptr) my\_free(ptr, \_\_FUNCTION\_\_, \_\_LINE\_\_);  
  
\#endif  
  
  
2, 定义my\_malloc及my\_free.  
//libmem.c  
//注意: 这里千万不要包含mymem.h, 否则程序陷入死循环, 原因你是知道的.  
\#include <stdlib.h> //标准c库的头文件, malloc及free需要试用.  
\#include <stdio.h>  
void \*my\_malloc(unsigned int uSize, const char \*pszFunc, unsigned int uLine)  
\{  
printf("MALLOC: func:%s; line:%d\\r\\n", pszFunc, uLine);  
return malloc(uSize); //调用标准C库的malloc.  
\}  
  
void my\_free(void \*pPtr, const char \*pszFunc, unsigned int uLine)  
\{  
printf("FREE: func:%s; line:%d\\r\\n", pszFunc, uLine);  
return free(pPtr); //调用标准C库的free.  
\}  
  
  
3, 编译库  
gcc -o libmem.o -c libmem.c  
ar rc libmem.a libmem.o  
  
4, 使用自定义的malloc及free.  
//test.c  
\#include <stdlib.h>  
int main(int argc, char \*\*argv)  
\{  
int \*p = malloc(100);  
free(p);  
return 0;  
\}  
  
  
编译连接:  
gcc -o test.o -c test.c  
gcc -L./ -o test test.o -lmem  
  
怎么我们自定义函数中的printf没有起作用? 别急, 因为我们在test.c中没有包含自己的头文件, 系统使用了默认的库.将\#include <stdlib.h> 换成 \#include "libmem.h", 大功告成!  
  
什么? 在很多文件中都调用了malloc和free函数,你不想到每个文件中去添加头文件? 没关系, 稍多做一点工作就可以完成。  
第一， 修改宏定义及自定义my\_malloc和my\_free的参数列表， 使宏malloc/free, 自定义my\_malloc/my\_free的参数与libc中的malloc/free完全一致, 比如malloc的参数必须是unsigned int, 而不是int。  
//声明自定义malloc及free函数,  
extern void \*my\_malloc(unsigned int uSize);  
extern void my\_free(void \*pPtr);  
//重定义malloc及free  
\#define malloc(size) my\_malloc(size)  
\#define free(ptr) my\_free(ptr);  
  
否则， 若包含stdlib.h， 在预编译阶段将stdlib.h中malloc申明展开。  
extern void \*malloc(size\_t \_\_size) \_\_THROW \_\_attribute\_malloc\_\_ \_\_wur;  
被展开为：  
extern void \*my\_malloc(size\_t \_\_size, \_\_FUNCTION\_\_, \_\_LINE\_\_) \_\_THROW \_\_attribute\_malloc\_\_ \_\_wur;  
这是错误的申明方式  
第二：编译  
gcc -o test.o -include mymem.h -c test.c  
gcc -L./ -o test test.o -lmem  
注: 有些函数不能用上面的方法, 比如\_exit, 必须去掉文件中包含的unistd.h, 再包含自定义的头文件.否则, 运行的时候会出现意想不到的结果.  
  
5, 意义.  
可以自己跟踪动态内存使用情况, 当实现内存泄漏监测时就可用到.在写内存泄漏程序时要注意的：  
5.1 使用上面第一种方式，  
\#define malloc(size) my\_malloc(size, \_\_FUNCTION\_\_, \_\_LINE\_\_)  
\#define free(ptr) my\_free(ptr, \_\_FUNCTION\_\_, \_\_LINE\_\_);  
因为这样可以跟踪分配及释放内存的具体位置。  
5.2 每次调用malloc时， 将调用的具体位置(file, function, line)， 内存的起始地址， 内存长度等记录下来， 放在链表中。每次调用free时， 删除链表中相应的记录。  
5.3 分配时， 多分配一定数目的内存， 返回所分配内存的起始地址， 并将多分配的那一段的内存初始化为预定义的值。 以便在后续调用free时检查多分配的那一段内存的值， 看其值是否为预定义的值， 否则有非法内存访问。  
5.4 malloc时， 检查所分配的内存是否在链表中， 若是， 则内存分配有误。free时， 检查所释放的内存起始地址是否在链表中， 若是， 则释放该段内存，并删除链表中的记录； 否则， 为释放时非法内存。  
5.5 strdup 也分配了内存， 用上面的方法无法跟踪， 可用跟malloc/free相同的方法自定义strdup.  
5.6 new/delete, 可以用同样的方法做内存检测。