C 语言内存泄漏

C语言内存泄漏是指程序在动态分配内存后未能正确释放，导致系统内存资源被持续占用而无法回收的现象。这是C/C++开发中常见的问题，严重时会导致程序性能下降甚至崩溃。本文将详细讲解其原理、检测方法及预防措施。

基本概念[编辑 | 编辑源代码]

定义[编辑 | 编辑源代码]

内存泄漏（Memory Leak）发生在以下场景：

程序通过malloc、calloc或realloc动态分配内存
未通过free释放内存
指向该内存的指针丢失（如指针被重新赋值或超出作用域）

此时，系统无法回收这部分内存，直至程序终止。

数学表示[编辑 | 编辑源代码]

若程序运行时间为 $T$ ，泄漏的内存总量可表示为： $M_{leak} = \sum_{i = 1}^{n} (m_{i} \times t_{i})$ 其中：

$m_{i}$ 为第 $i$ 次泄漏的内存块大小
$t_{i}$ 为泄漏持续时间

代码示例[编辑 | 编辑源代码]

典型泄漏案例[编辑 | 编辑源代码]

  
#include <stdlib.h>  

void leak_example() {  
    int *ptr = (int*)malloc(10 * sizeof(int)); // 分配40字节（假设int为4字节）  
    if (ptr == NULL) {  
        // 错误处理  
        return;  
    }  
    // 忘记调用 free(ptr)  
}  

int main() {  
    leak_example(); // 每次调用泄漏40字节  
    return 0;  
}

输出现象：程序无直接输出，但通过工具（如Valgrind）可检测到泄漏。

隐蔽性泄漏[编辑 | 编辑源代码]

指针重赋值导致的泄漏：

  
int *ptr = malloc(100);  
ptr = malloc(200); // 第一次分配的100字节泄漏  
free(ptr); // 仅释放第二次分配的200字节

检测工具[编辑 | 编辑源代码]

常用内存泄漏检测工具
工具名称	适用平台	特点
Valgrind	Linux/macOS	动态分析，检测未释放内存
AddressSanitizer	GCC/Clang	编译时插桩，低开销
Dr. Memory	Windows/Linux	支持多线程检测