释放 C 库中的静态结构

Question

我正在从事的一个项目涉及飞行器，其 GNC 代码是用 C 库 (.out) 编写的。我们必须以 .out 库的形式从 LabVIEW（主要的航空电子软件）调用此 C 代码，并且该软件的性质需要静态指针来存储连续调用函数之间的数据。在整个飞行过程中，我们会定期调用 GNC 执行功能。我现在尝试在 Windows 上的 DLL 中使用 Matlab MEX 包装器来调用此函数，这发现了一些内存管理问题。

我在函数开头声明结构，如下所示：

static Nav_str *Nav_IN_OUT_ptr;
static  hguid_ref *Guid_IN_OUT_ptr;
static  HopControl *Control_IN_OUT_ptr;

Nav_IN_OUT_ptr = (Nav_str *)malloc(sizeof(Nav_str));
Guid_IN_OUT_ptr = (hguid_ref *)malloc(sizeof(hguid_ref));
Control_IN_OUT_ptr = (HopControl *)malloc(sizeof(HopControl));

这在函数的每次运行期间都会发生。然而，在多次迭代调用该函数后，它总是在尝试退出后因内存分段错误而崩溃。我的理解是这段内存应该自行清理，这是不正确的吗？

为了手动清理它，我将这些行添加到末尾，仅在清理迭代时调用：

free(Nav_IN_OUT_ptr);
free(Guid_IN_OUT_ptr);
free(Control_IN_OUT_ptr);

这是释放此内存的正确方法吗？我可以释放这段内存吗？除了 C 在上次调用后没有正确放弃内存，或者 Matlab 没有正确管理其内存之外，是否还有其他原因导致分段错误？我到处寻找有类似问题的人（甚至联系了 Mathworks），但运气不佳，因此任何评论或建议将不胜感激。

Answer 1

未能释放内存不会导致分段错误。您的问题可能出在其他地方。两种可能的情况是：

1. 缓冲区溢出
2. 使用指向先前已释放的内存的指针。
3. 使用错误的指针值，不知何故设置不正确。
4. 尝试释放 malloc 未返回的指针（或已释放）

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我的理解是这段记忆
本来应该清理自己的，是
那不正确吗？

是的，您需要调用free()将内存释放回堆。我还建议您在释放后将指针值设置为 null，这可能会帮助您捕获上面的条件 2。

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Nav_IN_OUT_ptr = (Nav_str *)malloc(sizeof(Nav_str));

这段代码的声明是有问题的。 Nav_str 类型是什么？您确定不想使用 strlen(Nav_str)+1 吗？

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我还想问一下，你的指针静态化的目的是什么？静态函数变量基本上是全局变量，仅在极少数情况下使用。

Answer 2

您的代码确实存在内存泄漏 - 每次调用该函数时都会分配该内存。即使您当前的方法仍然存在内存泄漏 - 如果您在最终迭代中仅调用一次 free()，那么您仅释放了最近的分配。

但是，内存泄漏通常不会导致分段错误（除非内存泄漏耗尽了所有可用内存，导致后续 malloc() 调用返回 NULL）。

如果您希望拥有仅分配一次并重复使用的静态结构，则根本不需要使用 malloc() - 您只需将声明更改为：

static Nav_str Nav_IN_OUT;
static hguid_ref Guid_IN_OUT;
static HopControl Control_IN_OUT;

... 并使用 < code>Nav_IN_OUT.field 代替 Nav_IN_OUT_ptr->field，并使用 &Nav_IN_OUT 代替 Nav_IN_OUT_ptr（如果您是直接将指针值传递给其他函数）。

Answer 3

我的理解是该内存应该自行清理，这是不正确的吗？

抱歉，但你错了。 :) 使用 malloc() 分配的内存将持续存在，直到您使用 free() 手动删除它。 （你最终确实做对了。万岁。:)

这是释放内存的正确方法吗？我可以释放这段内存吗？

这是释放内存的正确方法，但它可能不在正确的位置。一般来说，尝试在编写 malloc() 调用的同时编写 free() 调用。

也许您在函数开始时分配，然后在函数结束时释放。 （在这种情况下，如果内存仅由原始函数调用的函数使用，则堆栈内存使用可能会更好。）

也许您有一个调用 的 foo_init() 函数malloc() 并从 API 创建关联的上下文，然后将该上下文传递到对该数据进行操作的其他例程中，然后需要将 free() 调用放入 < code>foo_destroy() 或 foo_free() 或类似的例程。然后，所有调用者都需要平衡 foo_init() 和 foo_free() 调用。如果您不能只在一个函数中编写 foo_init() 和 foo_destroy() 调用，那么这将特别合适；比如说，您的对象可能需要在较大的事件循环中的某个随机点被删除。

也许数据应该只分配一次并永远存在。这对于某些应用程序设计来说是正确的，并且仅从变量名称很难判断这些数据块是否应该永远存在。

除了 C 没有给出分段错误之外，是否还有其他原因导致分段错误
在最后一次调用后正确地增加了内存，或者Matlab没有正确地管理其内存？

肯定有可能；也许此内存返回得太快，也许某个指针被 free()ed 两次或更多次，或者您正在覆盖缓冲区（即 malloc(sizeof(Nav_str))< /code> 调用有点令人担忧；根据您平台上的指针大小，它可能只是分配 4 或 8 字节；然后将其替换为 >strlen()，请注意 strlen() 不会在字符串末尾为 NUL 字节留出空间； +1); 是为字符串分配内存的常用模式，每当我没有在调用中看到 +1 时我都会感到担心.）

使用 valgrind 一段时间无疑会有助于发现内存错误，也许使用 Electric Fence 一段时间会有所帮助。 valgrind 肯定是更新的，并且肯定可以更好地处理“大型”程序（因为电围栏将为每个 malloc() 分配一个新页面，所以它可能会很昂贵）。