C 内存管理模块的编写
C语言手动管理内存很困难，有时候很难发现内存泄漏，这两天看了一下<自制编程语言>里面有写了一个简单的内存管理模块，发现挺精巧，可以有效检测内存泄漏
原理很简单，就是把C的malloc函数分配的内存用一个链表记录起来，最后查看这个链表是否还有节点就可以判断是否有内存泄漏了
首先我们先看一下这个链表的数据结构
//标记数组的大小
#define MARK_SIZE 4
typedef struct Mem_Header Mem_Header;
struct Mem_Header
{
int size;//后面内存分配的大小
Mem_Header *next;//下一个节点的指针
Mem_Header *prev;//上一个节点的指针
char *filename;//文件名指针
int line;//在第几行
unsigned char mark[MARK_SIZE];//标记数组，这个数据用来表示这块内存是否被破坏了
}
这个mark数组我们将用 0xcd填充，如果这个数组被动过了就说明这块内存被破坏了
我们每次malloc一块内存的时候，这个结构体就会被添加到这块内存的头部
就像这样:
void *p = malloc(size);
Mem_Header *header = (Mem_Header *)p;
//然后设置header信息
/*省略一些赋值过程*/
return (char*)header+sizeof(Mem_Header);
这样外部拿到的指针就可以随便用了，回收的时候还可以重新推出头部指针的信息，然后从链表中删除这个节点
为了防止后面溢出，可以在后面内存也加上 mark数组 这样我们每次分配的内存大小是 sizeof(Mem_Header) + size + MARK_SIZE其中size是需要分配的大小，MARK_SIZE是在后面加的标记数组
我们用malloc初始化的时候经常碰到0，我们把这块内存填充0xcc(没意义的值别的其实也行)，更容易发现错误
memset(p, 0xcc, willAlloc);
我们先来看第一个函数:
//size 需要分配的大小
//filename 文件名
//line 行好
void *Mem_alloc(Mem_Controller *controller, size_t size, char *filename, int line)
{
int willAlloc = size + MEM_HEADER_SIZE + MARK_SIZE;//实际分配大小
void *p = malloc(willAlloc);
if (!p)
controller->handle(controller, filename, line, "malloc null");
//填充数组
memset(p, 0xcc, willAlloc);
//设置头部一些信息
Mem_setHeader(p, size, filename, line);
//设置tail的信息
Mem_setTail(p, size);
//把这个节点添加到链表中
Mem_addChain(controller, (Mem_Header *)p);
return (char *)p + MEM_HEADER_SIZE;
}
这个函数就是分配一个内存，controller是控制器，实际上就是负责打印和保存头指针的
filename和line就是分配空间时候的文件和行号，可以用宏定义解决可以百度一下这两个宏__LINE__,__FILE__
内存释放:从链表中删除这个节点
void Mem_free(Mem_Controller *controller, void *p, char *filename, int line)
{
if (!p)
return;
//头信息
Mem_Header *header = (char *)p - MEM_HEADER_SIZE;
//check header and tail
//检查是不是mark数组损坏了
Mem_check(controller, header, filename, line);
//移除节点
Mem_rmChain(controller, header);
free(header);
}
打印所有链表中的节点
void Mem_dumps(Mem_Controller *controller)
{
Mem_Header *pos = controller->memHeader;
FILE *fp = stderr;
int counter = 0;
for (pos = controller->memHeader; pos; pos = pos->next)
{
Mem_check(controller, pos, pos->filename, pos->line);
fprintf(fp, "[%04d]%p********************\n", counter,
(char *)pos + MEM_HEADER_SIZE);
fprintf(fp, "%s line %d size..%d\n",
pos->filename, pos->line, pos->size);
counter++;
}
}
为了方便我们使用，我们可以设置几个宏定义
typedef struct Mem_Controller Mem_Controller;
extern Mem_Controller *pcontrol;
void *Mem_alloc(Mem_Controller *controller, size_t size, char *filename, int line);
void Mem_free(Mem_Controller *controller, void *p, char *filename, int line);
void Mem_dumps(Mem_Controller *controller);
#define current_mem_controller pcontrol
#define Mem_alloc_func(size) Mem_alloc(current_mem_controller, size, __FILE__, __LINE__)
#define Mem_free_func(p) Mem_free(current_mem_controller, p, __FILE__, __LINE__)
#define Mem_dump_func() Mem_dumps(current_mem_controller)
那个extern全局变量是别的文件定义的指针，__FILE__会自动替换文件名，这样我们就可以看到是哪里的内存没有被释放
使用的时候也简单了很多直接用宏定义就可以了
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "MEM.h"
void fill_buffer(unsigned char *buf, int size)
{
int i;
for (i = 0; i < size; i++)
{
buf[i] = i;
}
}
void mem_print(unsigned char *p, int size)
{
for (int i = 0; i < size; i++)
{
fprintf(stderr, "%02x", p[i]);
}
fprintf(stderr, "\n");
}
int main()
{
void *p = Mem_alloc_func(10);
mem_print(p, 10);
void *p2 = Mem_alloc_func(10);
mem_print(p2, 10);
void *p3 = Mem_alloc_func(10);
mem_print(p3, 10);
Mem_dump_func();
fprintf(stderr, "try to clear\n");
Mem_free_func(p2);
Mem_free_func(p);
Mem_free_func(p3);
Mem_dump_func();
fprintf(stderr, "then to malloc\n");
p = Mem_alloc_func(10);
fill_buffer(p, 10);
p = Mem_realloc_func(p, 20);
mem_print(p, 24);
Mem_dump_func();
return 0;
}
我们可以看到泄漏的大小和行号
原版的代码的联合体是用来内存对齐的加快访问速度