引言

       當前，絕大多數(shù)嵌入式平臺上的軟件都采用C語言編寫。除了代碼簡潔、運行高效之外，靈活操作內(nèi)存的能力更是C語言的重要特色。然而，不恰當?shù)膬?nèi)存操作通常也是錯誤的根源之一。如“內(nèi)存泄漏” ——不能正確地釋放已分配的動態(tài)內(nèi)存，就是一種非常難于檢測的存錯誤。持續(xù)的內(nèi)存泄漏會使程序性能下降到終完全不能運行，進而影響到所有其它有動態(tài)內(nèi)存需求的程序，在某些相對簡單的嵌入式平臺上甚至會妨礙操作系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)。再如“寫內(nèi)存越界”，一種不合法的寫內(nèi)存操作，極可能破壞到本程序中正在使用的其它數(shù)據(jù)，嚴重的時候還可能對其它正在運行的程序甚至整個系統(tǒng)造成影響。為此，本文介紹一個增強的、可定制的動態(tài)內(nèi)存管理模塊（以下不妨簡稱Fense），在 C語言提供的內(nèi)存分配函數(shù)基礎(chǔ)上，增加了對動態(tài)內(nèi)存的管理功能；能記錄軟件運行過程中出現(xiàn)的內(nèi)存泄漏信息，同時也具一定的監(jiān)測內(nèi)存操作的能力；可以發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)對動態(tài)內(nèi)存的寫越界錯誤。
      ;  1 Fense的設(shè)計原理
       Fense 通過設(shè)立一個雙向鏈表（struct Head *stHead）來保存所有被分配的動態(tài)內(nèi)存塊的信息。鏈表中的每個節(jié)點對應(yīng)一個動態(tài)內(nèi)存塊，節(jié)點中包括此內(nèi)存大小、分配發(fā)生時所在的源文件名和行號以及被釋放的時候，F(xiàn)ense又從st_Head中刪除之，檢查st_Head中的節(jié)點即可得到未被釋放的本節(jié)點的數(shù)值校驗和等。Fense將每一個分配的動態(tài)內(nèi)存塊插入到鏈表st_Head中；當此內(nèi)存放內(nèi)存塊信息。鏈表節(jié)點結(jié)構(gòu)定義如下：
       struct Head{
       char file; /分配所在源文件名*/
       unsigned lONg line; /*分配所在的行號*/
       size_t size; /*分配的內(nèi)存大小*/
       int checksum; /*鏈表節(jié)點校驗和*/
       struct Head prev,next; /*雙鏈表的前后節(jié)點指針*/
       }；
       /*全局的雙向鏈表*/
       struct Head *st_Head=NULL；
  
       為了檢測寫越界的錯誤，F(xiàn)ense在用戶申請的內(nèi)存前后各增加了一定大小的內(nèi)存作為監(jiān)測區(qū)域，并初始化成預(yù)定值。這樣，當程序發(fā)生越界寫操作時，預(yù)定值就會發(fā)生改變，F(xiàn)ense即可檢測到錯誤。
       通過Fense分配到的動態(tài)內(nèi)存結(jié)構(gòu)如圖1所示。由此可知，F(xiàn)ense_Malloc(Fense的內(nèi)存分配函數(shù))返回給用戶的指針ptr指向的是用戶申請內(nèi)存區(qū)域的起始位置。鏈表節(jié)點、前/后監(jiān)測區(qū)域均為Fense內(nèi)部使用，是用戶不可見的。

       2 用戶定制選項
       Fense有5組宏定義提供給用戶對功能進行定制。各組選項控制意義如下：
       WARN_ON_ZERO_MALLOC 用戶申請零分配空間時警告信息；
       FILL_ON_MALLOC 分配時初始化內(nèi)存塊；
       FILL_ON_MALLOC_VAL 分配初始化時的預(yù)設(shè)值；
       FILL_ON_FREE 釋放時填充內(nèi)存塊；
       FILL_ON_FREE_VAL 釋放時填充內(nèi)存塊的預(yù)設(shè)值。