内存泄漏与检测

　　动态分配的内存在程序结束后而一直未释放，就出现了内存泄漏。

一般常说的内存泄漏是指堆内存的泄漏。堆内存是指程序从堆中分配的，大小任意的（内存块的大小可以在程序运行期决定），使用完后必须显式释放的内存。

应用程序一般使用malloc，new等函数从堆中分配到一块内存，使用完后，程序必须负责相应的调用free或delete释放该内存块，

否则，这块内存就不能被再次使用，就说这块内存泄漏了。

 

接着来分析下面的C代码：

void GetMemory(char *p)
{
    p = (char *)malloc(100);
}
void Test(void)
{
    char *str = NULL;
    GetMemory(str);
    strcpy(str, "hello world");
    printf(str);
}
请问运行Test 函数会有什么样的结果？
分析：上面的代码试图使用指针作为参数，分配动态内存。该代码会存在两个问题：
1． 内存泄漏。
首先，通过指针作为参数无法成功申请一块动态分配的内存。这是因为，GetMemory()函数获得的是实参指针变量的一个拷贝。因此，它只是将新分配的内存赋给了形参（即实参指针的拷贝）。而实参并没有获得这块内存。在Test()函数中，发现并没有释放str指向内存的语句。但这不是内存泄露的根本原因。即使在程序后面加上一句： 
free(str);
内存依然会泄漏。这是因为，str根本没有获得这块内存，而是由形参获得了。而形参是一个栈上的变量。在函数执行之后就已经被系统收回了。也就是说，有一块内存在分配之后，被遗忘了，这是造成了内存泄漏的根本原因。 要想成功获得分配的内存，可以采用下面的两种方法：

①
char* GetMemory(char *p)
{
    p = (char *)malloc(100);
    return p;
}
上面的代码直接返回新分配的内存地址的指针。由于内存是在堆上而不是在栈上分配的，所以函数返回后不存在任何问题。

②
void GetMemory(char **p, int num)
{
    *p = (char *)malloc(num);
}
这种方法是通过指针的指针来分配内存。用这种方法分配内存，传递给函数的是指针地址的一个拷贝，那么*p就是指针本身。 因此新分配的内存成功的赋给了做实参的指针。
2． NULL指针引用导致程序崩溃。
由于str并没有获得这块内存，那么str的值依然为NULL，所以strcpy()函数访问了一个NULL指针，直接导致程序崩溃。
void GetMemory(char **p, int num)
{
    *p = (char *)malloc(num);
}
void Test(void)
{
    char *str = NULL;
    GetMemory(&str, 100);
    strcpy(str, "hello");
    printf(str);
}
请问运行Test 函数会有什么样的结果？
分析：上面的代码使用指针的指针来分配内存，str会成功获得分配的内存。 但是，该题在使用了指针后，却忘记了对内存的释放。所以应该在后面加上：
free(str);
str = NULL;
内存泄漏本身影响并不大，一次普通的内存泄漏用户根本感觉不到内存泄漏的存在。真正影响大的是内存泄漏的堆积，这会最终消耗尽系统所有的内存。因此，在平时编码之时应该提高警惕，在使用完动态分配的内存之后，及时释放掉。 
那么如何防止内存泄漏呢？内存分配应该遵循下面的原则：
1． 谁分配，谁释放。在写下new/malloc时，要马上写下配对的delete/free以此释放掉。
2． 出错处理需释放。在函数错误处理分支中，记得释放掉已经分配的内存。
为了应对这种复杂的出错处理逻辑，避免一不小心就忘记了释放分配的资源，可以采用出错处理模块化处理， 在函数的尾部增加错误处理模块。一旦出错，就利用goto语句跳转到出错处理模块集中处理出错情况下资源的释放。 此外，还可以用SHE __try__leave__except结果化异常处理机制来处理系统中的异常的发生时资源的释放。
3． 网络上拷贝的代码，要仔细检查内存使用情况，预防内存泄漏。
4． 对于复杂指针的使用，如果做不到“谁分配，谁释放”，那么可以使用引用计数来管理这块内存的使用。 引用计数方式来管理内存，即在类中增加一个引用计数，跟踪指针的使用情况。当计数为0了，就可以释放指针了。 此种方法适合于通过一个指针申请内存之后，会经过程序各种复杂引用的情况。
下面是一个实际例子：
class CXData
{ 
public:
CXData()
{
    m_dwRefNum = 1; //引用计数赋初值
}
ULONG AddRef() //增加引用
{
    ULONG num = InterlockedIncrement(&m_dwRefNum);
    return num;
}
ULONG Release() //减少引用
{
    ULONG num = InterlockedDecrement(&m_dwRefNum);
    if(num == 0) //当计数为0了，就释放内存
    {
        delete this;
    }
    return num;
}
private: ULONG m_dwRefNum; //引用计数
}
使用实例：
CXData *pXdata = new CXData;
pXdata->AddRef(); //使用前增加计数
pXdata->Release(); //使用后减少计数，如果计数为零，则释放内存

此外，内存泄漏还可能由调用了不正确的系统API而造成。比如在Windows里的CreateThread函数。

CreateThread：是Windows的API函数(SDK函数的标准形式,直截了当的创建方式，任何场合都可以使用)，提供操作系统级别的创建线程的操作，且仅限于工作者线程。

　不调用MFC和RTL的函数时，可以用CreateThread，其它情况不要使用。因为：

C Runtime中需要对多线程进行纪录和初始化，以保证C函数库工作正常。 MFC也需要知道新线程的创建，也需要做一些初始化工作。

有些CRT的函数象malloc(),fopen(),_open(),strtok(),ctime(),或localtime()等函数需要专门的线程存储局部的数据块，这个数据块通常需要在创建线程的时候就建立，如果使用CreateThread，这个数据块就没有建立，但函数会自己建立一个，然后将其与线程联系在一起，这意味着如果你用CreateThread来创建线程，然后使用这样的函数，会有一块内存在不知不觉中创建，而且这些函数并不将其删除，而CreateThread和ExitThread也无法知道这件事，于是就会有Memory Leak，在线程频繁启动的软件中，迟早会让系统的内存资源耗尽。 

思考题：

如何设计一个跨平台的内存泄漏检测机制？也就是说，如果在不同的平台发生了内存泄漏，我们如何用统一的方法检测它？