面试被问到动态内存分配时需要注意哪些坑，该怎么回答？
面试被问到动态内存分配时需要注意哪些坑，该怎么回答？
1面试被问到指针和内存泄漏
面试时，面试官问我们Java，Python这种语言那是必须要准确回答的，很多系统如果对性能要求高的话，底层一般会用到C/C++语言，因此被问到底层语言的相关知识，你也不要感到奇怪，如果被问到，哪个知识点是最容易被问的呢？ 一般是C/C++语言的指针和内存管理的，这篇文章就是告诉你这方面知识，如果看了这篇，相信再问到，就会给你加分不少。
对于任何使用 C 语言的人，如果问他们 C 语言的最大烦恼是什么，其中许多人可能会回答说是指针和内存泄漏。这些的确是消耗了开发人员大多数调试时间的事项。指针和内存泄漏对某些开发人员来说似乎令人畏惧，但是一旦您了解了指针及其关联内存操作的基础，它们就是您在 C 语言中拥有的最强大工具。
本文将与您分享开发人员在开始使用指针来编程前应该知道的秘密。
本文内容包括：
- 导致内存破坏的指针操作类型
- 在使用动态内存分配时必须考虑的检查点
- 导致内存泄漏的场景
如果您预先知道什么地方可能出错，那么您就能够小心避免陷阱，并消除大多数与指针和内存相关的问题。
2地方可能出错？
有几种问题场景可能会出现，从而可能在完成生成后导致问题。在处理指针时，您可以使用本文中的信息来避免许多问题。
2.1 未初始化的内存
在本例中，p 已被分配了 10 个字节。这 10 个字节可能包含垃圾数据，如图 1 所示。
1 | char *p = malloc ( 10 ); |
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图 1. 垃圾数据
如果在对这个 p 赋值前，某个代码段尝试访问它，则可能会获得垃圾值，您的程序可能具有不可预测的行为。p 可能具有您的程序从未曾预料到的值。
良好的实践是始终结合使用 memset 和 malloc，或者使用 calloc。
12 | char *p = malloc (10); memset(p,’\0’,10); |
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现在，即使同一个代码段尝试在对 p 赋值前访问它，该代码段也能正确处理 Null 值（在理想情况下应具有的值），然后将具有正确的行为。
2.2 内存覆盖
由于p 已被分配了 10 个字节，如果某个代码片段尝试向 p 写入一个 11 字节的值，则该操作将在不告诉您的情况下自动从其他某个位置“吃掉”一个字节。让我们假设指针 q 表示该内存。
结果，指针 q 将具有从未预料到的内容。即使您的模块编码得足够好，也可能由于某个共存模块执行某些内存操作而具有不正确的行为。下面的示例代码片段也可以说明这种场景。
123 | char *name = (char *) malloc(11); // Assign some value to name memcpy ( p,name,11); // Problem begins here |
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在本例中，memcpy 操作尝试将 11 个字节写到 p，而后者仅被分配了 10 个字节。
作为良好的实践，每当向指针写入值时，都要确保对可用字节数和所写入的字节数进行交叉核对。一般情况下，memcpy 函数将是用于此目的的检查点。
2.3 内存读取越界
内存读取越界 (overread) 是指所读取的字节数多于它们应有的字节数。这个问题并不太严重，在此就不再详述了。下面的代码提供了一个示例。
123 | char *ptr = (char *)malloc(10);char name[20] ;memcpy ( name,ptr,20); // Problem begins here |
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在本例中，memcpy 操作尝试从 ptr 读取 20 个字节，但是后者仅被分配了 10 个字节。这还会导致不希望的输出。
3内存泄漏
内存泄漏可能真正令人讨厌。下面的列表描述了一些导致内存泄漏的场景。
3.1 重新赋值
使用一个示例来说明重新赋值问题。
12 | char *memoryArea = malloc(10); char *newArea = malloc(10); |
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memoryArea 和 newArea 分别被分配了 10 个字节，它们各自的内容如图所示。
如果某人执行如下所示的语句（指针重新赋值）
1 | memoryArea = newArea; |
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则它肯定会在该模块开发的后续阶段给您带来麻烦。
在上面的代码语句中，开发人员将 memoryArea 指针赋值给 newArea 指针。结果，memoryArea 以前所指向的内存位置变成了孤立的，如下面所示。它无法释放，因为没有指向该位置的引用。这会导致 10 个字节的内存泄漏。
在对指针赋值前，请确保内存位置不会变为孤立的。
3.2 释放父块
假设有一个指针 memoryArea，它指向一个 10 字节的内存位置。该内存位置的第三个字节又指向某个动态分配的 10 字节的内存位置，如图所示。
- 图 6. 动态分配的内存
1free(memoryArea)
如果通过调用 free 来释放了 memoryArea，则 newArea 指针也会因此而变得无效。newArea 以前所指向的内存位置无法释放，因为已经没有指向该位置的指针。换句话说，newArea 所指向的内存位置变为了孤立的，从而导致了内存泄漏。
每当释放结构化的元素，而该元素又包含指向动态分配的内存位置的指针时，应首先遍历子内存位置（在此例中为 newArea），并从那里开始释放，然后再遍历回父节点。
这里的正确实现应该为：
12 | free( memoryArea->newArea);free(memoryArea); |
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3.3 返回值的不正确处理
有时，某些函数会返回对动态分配的内存的引用。跟踪该内存位置并正确地处理它就成为了 calling 函数的职责。
123456789 | char *func ( ){ return malloc(20); // make sure to memset this location to ‘\0’…} void callingFunc ( ){ func ( ); // Problem lies here} |
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在上面的示例中，callingFunc() 函数中对 func() 函数的调用未处理该内存位置的返回地址。结果，func() 函数所分配的 20 个字节的块就丢失了，并导致了内存泄漏。
3.4 另一个指针引用释放了的指针
在需要深复制的时候，如果浅复制，会出现问题。如下，p1指向了p2指针，但是p2指针在其他某步操作时释放了，如下操作还在引用p1的getList操作，那么之后所有的数据都是异常的。
p1 = p2 //p2指向的内存区域释放了 int b[] = p1->getList(); for(int i=0; i< i++) a[i] = b[i] //出现数据异常问题
避免出现这种问题的方法是深复制p2，clone出p2，然后赋值给p1.
4归还
在开发组件时，可能存在大量的动态内存分配。您可能会忘了跟踪所有指针（指向这些内存位置），并且某些内存段没有释放，还保持分配给该程序。
始终要跟踪所有内存分配，并在任何适当的时候释放它们。事实上，可以开发某种机制来跟踪这些分配，比如在链表节点本身中保留一个计数器（但您还必须考虑该机制的额外开销）。
5空指针
访问空指针是非常危险的，因为它可能使您的程序崩溃。始终要确保您不是 在访问空指针。
6总结
讨论了几种在使用动态内存分配时可以避免的陷阱。要避免内存相关的问题，良好的实践是：
- 始终结合使用 memset 和 malloc，或始终使用 calloc。
- 每当向指针写入值时，都要确保对可用字节数和所写入的字节数进行交叉核对。
- 在对指针赋值前，要确保没有内存位置会变为孤立的。
- 每当释放结构化的元素（而该元素又包含指向动态分配的内存位置的指针）时，都应首先遍历子内存位置并从那里开始释放，然后再遍历回父节点。
- 始终正确处理返回动态分配的内存引用的函数返回值。
- 每个 malloc 都要有一个对应的 free。
- 确保您不是在访问空指针。
- 在需要深复制的地方，如果浅复制就会出问题（一旦原指针引用内存释放后）。
以上，动态内存分配的陷阱如何避免的常见方法，欢迎留言。
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