内存调试技巧 C 语言最大难点揭秘

时间:2010-04-30 11:52:19  来源:第二电脑网  作者:第二电脑网

  第二电脑网导读:但好消息是,它们并不怎么神秘。引言  C 和 C++ 程序中的内存错误非常有害:它们很常见,并且可能导致严重的后果。来自计算机应急响应小组(请参见参考资料)和供应商的许多最严重的安全公告都是由简单的内存错误造成的。自从 70 年代末期以来,C 程序员就一直讨论此类错误,但其影响在 2007 年仍然很大。更糟的是,如果按我的思路考虑,当今的许多 C 和 C++ 程序员可能都会认为内...
  正文:

  本文将带您了解一些良好的和内存相关的编码实践,以将内存错误保持在控制范围内。内存错误是 C 和 C++ 编程的祸根:它们很普遍,认识其严重性已有二十多年,但始终没有彻底解决,它们可能严重影响应用程序,并且很少有开发团队对其制定明确的管理计划。但好消息是,它们并不怎么神秘。引言

  C 和 C++ 程序中的内存错误非常有害:它们很常见,并且可能导致严重的后果。来自计算机应急响应小组(请参见参考资料)和供应商的许多最严重的安全公告都是由简单的内存错误造成的。自从 70 年代末期以来,C 程序员就一直讨论此类错误,但其影响在 2007 年仍然很大。更糟的是,如果按我的思路考虑,当今的许多 C 和 C++ 程序员可能都会认为内存错误是不可控制而又神秘的顽症,它们只能纠正,无法预防。

  但事实并非如此。本文将让您在短时间内理解与良好内存相关的编码的所有本质:

  正确的内存管理的重要性

  存在内存错误的 C 和 C++ 程序会导致各种问题。如果它们泄漏内存,则运行速度会逐渐变慢,并最终停止运行;如果覆盖内存,则会变得非常脆弱,很容易受到恶意用户的攻击。从 1988 年著名的莫里斯蠕虫攻击到有关 Flash Player 和其他关键的零售级程序的最新安全警报都与缓冲区溢出有关:“大多数计算机安全漏洞都是缓冲区溢出”,Rodney Bates 在 2004 年写道。

  在可以使用 C 或 C++ 的地方,也广泛支持使用其他许多通用语言(如 Java?、Ruby、Haskell、C#、Perl、Smalltalk 等),每种语言都有众多的爱好者和各自的优点。但是,从计算角度来看,每种编程语言优于 C 或 C++ 的主要优点都与便于内存管理密切相关。与内存相关的编程是如此重要,而在实践中正确应用又是如此困难,以致于它支配着面向对象编程语言、功能性编程语言、高级编程语言、声明性编程语言和另外一些编程语言的所有其他变量或理论。

  与少数其他类型的常见错误一样,内存错误还是一种隐性危害:它们很难再现,症状通常不能在相应的源代码中找到。例如,无论何时何地发生内存泄漏,都可能表现为应用程序完全无法接受,同时内存泄漏不是显而易见。

  因此,出于所有这些原因,需要特别关注 C 和 C++ 编程的内存问题。让我们看一看如何解决这些问题,先不谈是哪种语言。

内存错误的类别

  首先,不要失去信心。有很多办法可以对付内存问题。我们先列出所有可能存在的实际问题:

  1.内存泄漏

  2.错误分配,包括大量增加 free()释放的内存和未初始化的引用

  3.悬空指针

  4.数组边界违规

   这是所有类型。即使迁移到 C++ 面向对象的语言,这些类型也不会有明显变化;无论数据是简单类型还是 C 语言的 struct或 C++ 的类,C 和 C++ 中内存管理和引用的模型在原理上都是相同的。以下内容绝大部分是“纯 C”语言,对于扩展到 C++ 主要留作练习使用。

    内存泄漏

  在分配资源时会发生内存泄漏,但是它从不回收。下面是一个可能出错的模型(请参见清单 1):

   清单 1. 简单的潜在堆内存丢失和缓冲区覆盖

以下是引用片段:
void f1(char *explanation)
{
   char p1;

   p1 = malloc(100);
       (void) sprintf(p1,
              "The f1 error occurred because of '%s'.",
              explanation);
       local_log(p1);
}

  您看到问题了吗?除非 local_log()对 free()释放的内存具有不寻常的响应能力,否则每次对 f1的调用都会泄漏 100 字节。在记忆棒增量分发数兆字节内存时,一次泄漏是微不足道的,但是连续操作数小时后,即使如此小的泄漏也会削弱应用程序。

  在实际的 C 和 C++ 编程中,这不足以影响您对 malloc()或 new的使用,本部分开头的句子提到了“资源”不是仅指“内存”,因为还有类似以下内容的示例(请参见清单 2)。FILE句柄可能与内存块不同,但是必须对它们给予同等关注:

清单 2. 来自资源错误管理的潜在堆内存丢失

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