【面试题】如何让C语言自动发现泄漏的内存

1. 题目

改造malloc和free函数，使C语言能自动发现泄漏的内存，在程序退出时打印中遗漏的内存地址和大小。

2. 思路

用一个链表来记录已经分配的内存地址。在malloc时，把分配的内存地址和大小插入链表；在free时，找到链表中相应结点，删除该结点。程序退出时，打印出链表中的结点。

上述思路有一个缺陷：删除结点时，需要遍历链表，如何才能变成常数时间能完成的操作？

方法是：在malloc时，多分配一块区域，用来记录链表结点的位置。

3. 代码

//Code 1
#include <stdlib.h>

typedef struct _PtrNode
{
    struct _PtrNode* prev;
    struct _PtrNode* next;
    void* locatedPtr;
    int size;
}PtrNode;

PtrNode* gRecordList;

void InitList()
{
    gRecordList = (PtrNode*)malloc(sizeof(PtrNode));
    gRecordList->prev = NULL;
    gRecordList->next = NULL;
}   

void InsertNode(PtrNode* pNode)
{
    if (NULL != gRecordList->next)
    {
        gRecordList->next->prev = pNode;
    }
    pNode->next = gRecordList->next;
    gRecordList->next = pNode;
    pNode->prev = gRecordList;
}   

void DeleteNode(PtrNode* pNode)
{
    if (NULL != pNode->next)
    {
        pNode->next->prev = pNode->prev;
    }
    pNode->prev->next = pNode->next;
    free(pNode);
}

void PrintLeek()
{
    PtrNode* pNode;
    for(pNode = gRecordList->next; pNode != NULL; pNode = pNode->next)
    {
        printf("leek:%x,%d\n", pNode->locatedPtr, pNode->size);
    }
}

void* MyMalloc(int size)
{
    void* ptr = malloc(size + sizeof(PtrNode*));
    PtrNode* pNode = (PtrNode*)malloc(sizeof(PtrNode));
    pNode->locatedPtr = ptr;
    pNode->size = size;
    *(PtrNode**)(ptr + size) = pNode;
    InsertNode(pNode);
    return ptr;
}

#define MyFree(pHandler) \
    do {\
        int size = sizeof(*pHandler); \
        PtrNode* pNode = *(PtrNode**)((void*)pHandler + size);\
        DeleteNode(pNode); \
        free(pHandler);\
    }while(0)

int main()
{
    InitList();
    int* p = (int*)MyMalloc(sizeof(int));
    p = (int*)MyMalloc(sizeof(int));
    PtrNode* p2 = (PtrNode*)MyMalloc(sizeof(PtrNode));
    MyFree(p);
    PrintLeek();
}