基于C++中常見內(nèi)存錯誤的總結(jié)
在系統(tǒng)開發(fā)過程中出現(xiàn)的bug相對而言是比較好解決的,花費(fèi)在這個上面的調(diào)試代價不是很大,但是在系統(tǒng)集成后的bug往往是難以定位的bug(最好方式是打樁,通過打樁可以初步鎖定出錯的位置,如:進(jìn)入函數(shù)前打印日志,離開時再次打印日志)。而這些難以定位的bug基本分為2類:內(nèi)存錯誤和并非問題。
1、內(nèi)存泄露
如果在堆棧上分配的內(nèi)存使用完成后沒有釋放就會造成內(nèi)存泄露。少量的內(nèi)存泄露不至于讓程序崩潰,但是大量的內(nèi)存泄露就會導(dǎo)致內(nèi)存耗盡,后續(xù)內(nèi)存分配失敗,從而導(dǎo)致程序崩潰。長時間運(yùn)行軟件,即使只有一兩處泄露,同樣會導(dǎo)致程序崩潰。所以有當(dāng)出現(xiàn)內(nèi)存泄露請檢查是否釋放了資源。
2、內(nèi)存越界訪問
內(nèi)存越界訪問有兩種:一種是讀越界,即讀了不屬于自己的數(shù)據(jù),如果所讀的內(nèi)存地址是無效的,程序就立即崩潰。如果所讀的內(nèi)存地址是有效的,在讀的時候不會出現(xiàn)問題,但是由于讀到的數(shù)據(jù)是隨機(jī)的,他會產(chǎn)生不可預(yù)料的后果,另一種是寫越界,又叫緩沖區(qū)溢出。所寫的數(shù)據(jù)是隨機(jī)的,他也會產(chǎn)生不可預(yù)料的后果。
內(nèi)存越界訪問造成的后果非常嚴(yán)重,是引起程序不穩(wěn)定的主要原因之一,最主要的是它造成的后果是隨機(jī)的,表現(xiàn)出來的癥狀和時機(jī)也是隨機(jī)的,讓bug的現(xiàn)象和本質(zhì)看似沒有什么聯(lián)系,這給bug定位帶來了極大的困難。所以在時機(jī)開發(fā)過程中,對于外部傳入的參數(shù)要仔細(xì)檢查。
3、野指針
釋放掉的內(nèi)存會被內(nèi)存管理器重新分配。此時野指針指向的內(nèi)存已經(jīng)被賦予新的意義。對野指針指向的內(nèi)存訪問,無論是有意的還是無意的,都會為此付出巨大代價,因?yàn)樗斐傻暮蠊?,如果越界訪問一樣是不可預(yù)料的。解決野指針最好的方法:釋放內(nèi)存后立即把對應(yīng)指針置為空值。
4、訪問空指針
在訪問指針指向的內(nèi)存時,確保指針不是空指針。訪問空指針指向的內(nèi)存,通常會導(dǎo)致程序崩潰,或者不可預(yù)料的錯誤。
5、引用未初始化的變量
未初始化變量的內(nèi)容是隨機(jī)的,使用這些數(shù)據(jù)會造成不可預(yù)料的后果,調(diào)試這樣的bug也非常困難。最好的解決辦法:在聲明變量的時候就對它進(jìn)行初始化。
6、不清楚的指針運(yùn)算
如:int *p=....;
p+n等價于(size_t)p+n*sizeof(*p);
7、結(jié)構(gòu)體成員順序變化引發(fā)的錯誤
8、結(jié)構(gòu)體大小變化引發(fā)的錯誤
9、分配釋放不配對
10、返回指向臨時變量的指針
棧里面的變量時臨時的,當(dāng)前函數(shù)執(zhí)行完成時,先關(guān)的臨時變量和參數(shù)都被清除了。不能把指向這些臨時變量的指針返回給調(diào)用這,這樣的指針執(zhí)行的數(shù)據(jù)是隨機(jī)的,會給程序造成不可預(yù)料的后果。
11、試圖修改常量
如:char *p="1234";
*p='1';
12、誤解傳值和傳引用
13、重名符號
關(guān)于重名問題可以參考:C++重定義解決方法總結(jié)
14、棧溢出
15、誤用sizeof
C++通常是按值傳遞參數(shù),而數(shù)組則是例外,在傳遞數(shù)組參數(shù)時,數(shù)組退化為指針(及按引用傳遞),此時用sizeof是無法獲取數(shù)據(jù)的大小。
16、字節(jié)對齊
字節(jié)對齊主要目的是提高內(nèi)存訪問效率,在某些平臺上,就不僅僅是效率問題,如果不對齊得到的數(shù)據(jù)是錯誤的。大多數(shù)情況下編譯器會保值全局變量和臨時變量按照正確的方式對齊。內(nèi)存管理器會保證動態(tài)按照正確的方式對齊。要注意的是:在不同的類型的變量之間轉(zhuǎn)換時要小心。
字節(jié)對齊也會造成結(jié)構(gòu)體大小的變化,在程序內(nèi)部用sizeof來取的結(jié)構(gòu)的大小就可以了。若數(shù)據(jù)要在不同的機(jī)器間傳遞時,在通信協(xié)議中要規(guī)定對齊的方式,避免對齊方式不一致引發(fā)的問題。
關(guān)于字節(jié)對齊問題請參考:關(guān)于C++內(nèi)存中字節(jié)對齊問題的詳細(xì)介紹
17、字節(jié)順序
字節(jié)順序歷來是設(shè)計(jì)跨平臺最頭痛的問題。字節(jié)順序是關(guān)于數(shù)據(jù)在物理內(nèi)存中的布局問題,最常見的字節(jié)順序有兩種:大端模式和小端模式
大端模式:高位字節(jié)數(shù)據(jù)存放在低地址處,低位字節(jié)數(shù)據(jù)存放在高地址處。
小端模式:低位字節(jié)數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存低地址處,高字節(jié)字節(jié)數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存高地址處
如:long n=0x11223344
模式第1字節(jié) 第2字節(jié)第3字節(jié) 第4字節(jié)
大端模式0x110x220x330x44
小端模式0x440x330x220x11
在普通軟件中,字節(jié)順序問題并不引人注目。而在開發(fā)與網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)交換有關(guān)的軟件時,字節(jié)順序就要多注意了。
18、多線程共享變量沒有用valotile修飾
valotile作用:告訴編譯器不要把變量優(yōu)化到寄存器中。在開發(fā)多線程的程序是,如果這些線程共享一些全局變量,這些全局變量最好使用valotile修飾。這樣可以避免因?yàn)榫幾g器優(yōu)化而引起的錯誤。
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