摘要：介绍一个动态内存管理模块，可以有效地检测C程序中内存泄漏和写内存越界等错误，适用于具有标准C语言开发环境的各种平台。

    关键词：C语言 动态内存 内存泄漏 写越界

引言

当前，绝大多数嵌入式平台上的软件都采用C语言编写。除了代码简洁、运行高效之外，灵活操作内存的能力更是C语言的重要特色。然而，不恰当的内存操作通常也是错误的根源之一。如“内存泄漏” ——不能正确地释放已分配的动态内存，就是一种非常难于检测的存错误。持续的内存泄漏会使程序性能下降到最终完全不能运行，进而影响到所有其它有动态内存需求的程序，在某些相对简单的嵌入式平台上甚至会妨碍操作系统的运转。再如“写内存越界”，一种不合法的写内存操作，极可能破坏到本程序中正在使用的其它数据，严重的时候还可能对其它正在运行的程序甚至整个系统造成影响。为此，本文介绍一个增强的、可定制的动态内存管理模块（以下不妨简称Fense），在C语言提供的内存分配函数基础上，增加了对动态内存的管理功能；能记录软件运行过程中出现的内存泄漏信息，同时也具一定的监测内存操作的能力；可以发现绝大多数对动态内存的写越界错误。

1 Fense的设计原理

Fense通过设立一个双向链表（struct Head *stHead）来保存所有被分配的动态内存块的信息。链表中的每个节点对应一个动态内存块，节点中包括此内存大小、分配发生时所在的源文件名和行号以及被释放的时候，Fense又从st_Head中删除之，检查st_Head中的节点即可得到未被释放的本节点的数值校验和等。Fense将每一个分配的动态内存块插入到链表st_Head中；当此内存放内存块信息。链表节点结构定义如下：

struct Head{

char file; /分配所在源文件名*/

unsigned long line; /*分配所在的行号*/

size_t size; /*分配的内存大小*/

int checksum; /*链表节点校验和*/

struct Head prev,next; /*双链表的前后节点指针*/

}；

/*全局的双向链表*/

struct Head *st_Head=NULL;

为了检测写越界的错误，Fense在用户申请的内存前后各增加了一定大小的内存作为监测区域，并初始化成预定值。这样，当程序发生越界写操作时，预定值就会发生改变，Fense即可检测到错误。

通过Fense分配到的动态内存结构如图1所示。由此可知，Fense_Malloc(Fense的内存分配函数)返回给用户的指针ptr指向的是用户申请内存区域的起始位置。链表节点、前/后监测区域均为Fense内部使用，是用户不可见的。

2 用户定制选项

Fense有5组宏定义提供给用户对功能进行定制。各组选项控制意义如下：

WARN_ON_ZERO_MALLOC 用户申请零分配空间时警告信息。

FILL_ON_MALLOC 分配时初始化内存块

FILL_ON_MALLOC_VAL 分配初始化时的预设值

FILL_ON_FREE 释放时填充内存块

FILL_ON_FREE_VAL 释放时填充内存块的预设值

以上4个选项的主要功能是初始化刚分配