malloc及free使用注意事项

1. 时间不确定性

　　malloc的实现很简单，它首先会扫描之前由free()所释放的空闲内存块列表，以求找到尺寸大于或等于要求的一块空闲内存。如果这一内存块的尺寸正好与要求相当，就将它返回给调用者，如果是一块较大的内存，那么将对其进行分割，在将一块大小相当的内存返回给调用者的同时，把较小的那块空闲内存块保留在空闲列表中。由于malloc算法的实现特性，malloc不具有确定性（每次调用执行的时间可能会不同），在高实时性要求的场合中需要充分考虑到这一点。比如不建议在中断中调用malloc。

 

2. 线程不一定安全

　　按照我个人的理解，在linux或windows系统中，如果使用-pthread进行编译，malloc将成为线程安全的。但在ANSI C中malloc是不可重入的，也就是非线程安全。对于我们这些苦逼的嵌入式程序员来说，这就意味着在keil、IAR等编译器中使用的malloc是非线程安全的，需要自行加锁，以保证线程安全。以在FreeRTOS中内存管理中，方法3（heap_3.c）是对malloc进行了封装，实现线程安全功能。

void *pvPortMalloc( size_t xWantedSize )
{
    void *pvReturn;

    vTaskSuspendAll();
    {
        pvReturn = malloc( xWantedSize );
        traceMALLOC( pvReturn, xWantedSize );
    }
    ( void ) xTaskResumeAll();

    #if( configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK == 1 )
    {
        if( pvReturn == NULL )
        {
            extern void vApplicationMallocFailedHook( void );
            vApplicationMallocFailedHook();
        }
    }
    #endif

    return pvReturn;
}
/*-----------------------------------------------------------*/

void vPortFree( void *pv )
{
    if( pv )
    {
        vTaskSuspendAll();
        {
            free( pv );
            traceFREE( pv, 0 );
        }
        ( void ) xTaskResumeAll();
    }
}

 3. malloc不一定成功

     当内存碎片化，导致剩余最大块的内存都不足以分配时，此时malloc返回NULL，一般的，我们需要对malloc的返回值进行判断。

uint32_t *p;
p = malloc(100);
if (p ==NULL)
{
    printf("申请内存失败\r\n");
    //do something      
}

4. malloc和free必须成对出现

    为了避免内存泄漏，malloc与free必须成对出现，下面代码展示了malloc与free貌似成对出现，其实没有free的现象。

void malloc_free_test1(void)
{
    uint32_t p;

    p = malloc(100);
    if (NULL == p)
    {
        return;  
    }

    if (xxx)
    {
        free(p); //此处释放后，return离开
        return;
    }

    //此时xxx条件不成立，却return离开，没有free，造成内存泄漏
    return;
}

5. 给野指针加一根缰绳

    · free一片内存，只是把这一片内存对应的链表删除，内存内容实际还是存在的，

    · free之后对应的指针不为NULL，很多地方只会判断指针是否为NULL，而实际内存已释放，可能已经被分配给其他人，导致意想不到的的后果。

    · 所以free之后请把指针置为NULL。

void malloc_free_test2(void)
{
    uint32_t *p;

    p = malloc(100)；
    if(NULL == p)
    {
        return;
    }

    //错误的做法
    free(p);
    if (NULL != p) //此时p不等与NULL，防御编程不起作用
    {
        *p = 0x123456;//已经free，此时对p的任何操作都存在危险
    }
    

    //正确的做法
    free(p);
    p = NULL;
    if (NULL != p)//p已经为NULL，此时防御编程起作用
    {
        *p = 0x123456;
    }
}