C语言的内存泄漏

一、引入

在c语言程序中内存分配分为动态内存分配和静态内存分配两种，两种方式各持优劣。在编程中我灵活选择内存分配方式能帮助我们优化程序的执行效率与及程序的空间占用

C语言中的内存泄漏是一个常见且严重的问题。使用 malloc()、calloc()、realloc() 动态分配的内存，如果没有指针指向它，就无法进行任何操作，这段内存会一直被程序占用，直到程序运行结束由操作系统回收。内存泄漏指的是程序动态分配了内存空间，但在使用完后没有正确释放，导致这部分内存无法被重新利用

静态内存分配

静态内存分配是指在编译阶段就确定了程序所需的内存大小，并且在程序运行期间，这些内存的大小和位置不会发生改变。静态内存分配的变量通常存储在全局数据区或栈区。

动态内存分布

动态内存分配是指在程序运行时根据需要动态地分配和释放内存。动态分配的内存通常存储在堆区。

C语言中，堆内存通过malloc、calloc等函数申请，需手动释放；栈内存由系统自动管理，不会泄漏。内存堆泄漏参考下面的例子

 int *ptr = (int*)malloc(10 * sizeof(int)); // 申请堆内存
 // 忘记调用free(ptr)，导致泄漏

二、原因

没有匹配的free()调用：使用malloc()、calloc()或realloc()分配内存后，必须使用free()释放
指针重新赋值：在释放内存前，指针被重新赋值导致原内存地址丢失
内存分配失败检查：应当检查malloc()等函数返回值是否为NULL
重复释放：对同一块内存多次调用free()会导致严重错误
指针悬挂：释放内存后应将指针置为NULL，避免后续误用

三、案例分析

在程序结束时，没有调用 free 来释放 student 和 student->name 分配的内存。这会导致内存泄漏，因为这些内存区域在程序结束后无法被操作系统回收

 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 
 typedef struct {
     int id;
     char *name;
 } Student;
 
 int main() {
     // 动态分配一个 Student 结构体
     Student *student = (Student *)malloc(sizeof(Student));
     if (student == NULL) {
         fprintf(stderr, "Memory allocation failed\n");
         return 1;
     }
 
     // 动态分配学生姓名的内存
     student->name = (char *)malloc(50 * sizeof(char)); // 假设姓名最大长度为 49
     if (student->name == NULL) {
         fprintf(stderr, "Memory allocation for name failed\n");
         free(student); // 释放之前分配的内存
         return 1;
     }
 
     // 使用结构体
     student->id = 1;
     snprintf(student->name, 50, "John Doe");
 
     printf("Student ID: %d, Name: %s\n", student->id, student->name);
 
     // 这里故意不释放 student 和 student->name 的内存
     // free(student->name);
     // free(student);
 
     return 0; // 程序结束，内存泄漏
 }