C程序設計中，內(nèi)存操作相關(guān)的錯誤可以說是最常見，同時也是非常隱蔽的一類錯誤。這類錯誤往往導致程序莫名其妙地崩潰、耗盡系統(tǒng)資源，或是形成嚴重的安全弱點。

在 FreeBSD，以及多數(shù)其他 BSD 派生的系統(tǒng)中，重復 free() 在默認情況下都會導致 C 函數(shù)庫調(diào)用 abort() 終止程序。除了 malloc(3) 函數(shù)族本身的設計之外，這也是一項非常重要的安全特性。與此相反，包括 *BSD 在內(nèi)的多數(shù)系統(tǒng)的 C 函數(shù)庫并不對堆進行審計，也就是說，從 API 設計者的觀點來看，內(nèi)存泄漏并不被認為是非常嚴重的程序設計問題。

為什么會有這樣的區(qū)別呢？事實上，內(nèi)存泄漏同樣可以導致比較嚴重的問題，例如響應速度變慢、進程由于占用的資源太多而被 OS 殺掉導致 DoS 等等。為了回答這個問題，我們來觀察一下兩種問題出現(xiàn)的場景。

內(nèi)存泄漏 是指這樣一種場景：程序分配了一塊內(nèi)存，但已經(jīng)不再持有引用這塊內(nèi)存的對象（通常是指針）。從 OS 的角度，它知道進程持有的內(nèi)存數(shù)量；然而，從進程的角度，它可能并不完全知道自己持有哪些內(nèi)存。

換言之，內(nèi)存泄漏就是通過遍歷進程內(nèi)所有可以從棧上，或以靜態(tài)變量形式存于堆上的指針及其后繼，無法到達所有全部已分配內(nèi)存的情形。

如果程序不存在其他問題（例如緩沖區(qū)溢出），此時程序訪問內(nèi)存時，任何時候都不會在無意中覆寫超出范圍的數(shù)據(jù)。即，將數(shù)據(jù)覆寫到程序其他部分保存數(shù)據(jù)的內(nèi)存單元。

而 重復釋放 則指這樣一種場景：程序分配一塊內(nèi)存之后，經(jīng)過使用將這塊內(nèi)存釋放，但并沒有將指向這塊內(nèi)存的所有指針抹零或回收，并在其他部分再次將指向同一塊內(nèi)存單元的指針交給內(nèi)存分配器去進行釋放操作。這種情況下，我們可以斷言：

1、程序邏輯并不清楚這塊內(nèi)存已經(jīng)被釋放；

2、有理由相信，對這塊內(nèi)存進行的寫操作，可能已經(jīng)影響了程序其他部分的行為，因為這塊內(nèi)存可能已經(jīng)分配作為其他用途。
因此，這應被看作立即停止程序運行的一項致命錯誤，因為程序行為已經(jīng)出現(xiàn)了異常，而C函數(shù)庫擁有的信息不足以糾正這種異常行為，而另一方面，程序可能已經(jīng)發(fā)生了堆緩沖區(qū)溢出。

為了削弱這類問題帶來的實質(zhì)性安全影響，現(xiàn)代的內(nèi)存分配器往往會將尺寸接近的內(nèi)存塊放在一起（這樣做還能夠抑制內(nèi)存碎片的產(chǎn)生，并提高CPU的數(shù)據(jù)緩存命中率，因為通常程序會傾向于一次性地訪問相近的內(nèi)存結(jié)構(gòu)）。

從而能夠在一定程度上減輕由于向已經(jīng)釋放的內(nèi)存塊繼續(xù)寫數(shù)據(jù)導致的損害（因為這些內(nèi)存很可能被分配給同樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這類寫操作的危害往往會低于向其他類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)寫數(shù)據(jù)，特別是當這些數(shù)據(jù)中包含一部分用戶輸入的時候）。

當然，徹底消除這類問題，需要為程序設計語言增加一些新的基礎設施（例如強類型、托管內(nèi)存等）。現(xiàn)代程序設計語言如Java、Python和.net系列等，都采用了避免這類問題的措施。然而，也正因為如此，通過這些語言入門并準備撰寫 C 程序的開發(fā)人員就更需要注意這類問題。

【編輯推薦】

1. C++三則 如無必要 勿增虛函數(shù)
2. 關(guān)于C++虛函數(shù)那點破事
3. 淺談怎樣加快C++代碼的編譯速度
4. 善于從bug中分析問題也是一種能力
5. 頁面制作也是一門藝術(shù)