内存泄露的程序化检测

    这是以前写的一篇案例，供大家参考。

内存泄露的主要原因在于随着代码量的增大，编码者不能完全跟踪内存分配的状况，当前的编译器对此又没有很好的解决办法，况且动态内存分配是在程序运行中根据具体情况生成的，具有不确定性。

本案例将在程序的调试阶段，通过链表的方式对内存的分配和释放进行实时记录和跟踪，达到检测和避免内存泄露的目的。

欲达到这个目的，需要解决三个问题：链表的实现，malloc的封装，free的封装。

链表，要构造一个适合C与C++使用的链表，可以方便的插入，检索和移除链表节点。本案例将采用contiki操作系统中的单向链表结构。

Malloc通过宏的方式进行封装，实现分配指针的检测，和分配信息录入链表的工作。

Free通过宏的方式进行封装，实现分配空间的释放，和分配信息的移除工作。

程序的最后，要提供信息打印，将泄露内存打印出来。

Contiki是一款非常优秀的嵌入式操作系统，其优势之一就是程序的模块化很强，可以根据个人需求，从中拾取相应的模块使用，而代码几乎不需要修改。本案例中用到的单向链表便是一个例子。需要使用contiki的链表实现，只要从其内核中拿出list.c和list.h两个文件，只需要进行必要的路径修改。其他的不需要修改。

其使用方法非常简单，在使用时，通过LIST宏的方式，生成自己需要使用的链表。定义自己的链表节点结构体。定义节点结构体需要注意的是，结构体的第一个元素必须是指向该结构体实例下一个实例的指针，命名为next。该处巧妙的利用了内存重合的优点，也是contiki设计比较经典的地方之一。

该案例中定义的结构体如下：

struct Tmemleak{

       struct Tmemleak *next; // 与list 定义保持一致

       void        *pMalloc;

       char       achFilename[64];

       int           nLine;

       int           nSize;

};

分别记录了分配内存的地址，内存分配的文件名，行号和分配内存的大小。程序启动后，需要对链表进行简单的初始化即可。以后便可以容易的进行链表操作。

Malloc通过宏的方式进行重构，使其具有内存指针检测和分配信息录入的功能。首先进行欲存储分配空间指针的检测，如果其值不为NULL，严谨的讲，其指向一有效内存空间，还未释放，不能对其委以重任。

检测通过后，向其分配有效空间。并生成链表元素，记录该分配动作，将其加入链表。

Free通过宏的方式进行重构，首先检测其是否有效，有效则释放。释放后从链表中移除相应的记录信息，并将记录信息所用内存空间收回。最后，要将指针指向NULL，避免不必要的错误。

在程序的最后，对链表进行遍历，将内存泄露信息打印出来。并将分配内存进行释放。

分配数组为释放的程序打印示例如下：

该结果表示main.c文件中的第9行，分配了50个字节的空间，没有释放。

现有程序想使用该模块进行测试的方法如下：

在Makefile中进行MEM_DEBUG的宏定义，以开启内存调试模式。并将list.c和memleak.c加入编译范围中。

在需要该调试的源文件中，引用头文件memleak.h。在主函数main()的开始处，调用memleak_init()函数进行初始化。

在main()函数的结尾调用memleak_end()输出结果。

通过全文替换的功能，将free替换成FREE。

查找malloc关键词，将语句x = malloc(y)，修改成MALLOC(x, y)。

如果要进行版本发布，关闭内存调试功能，只要将Makefile中的-DMEM_DEBUG注释掉即可。