SM2算法第二十篇：CRYPTO_set_mem_debug_functions和CRYPTO_mem_ctrl

openssl内存分配 
用户在使用内存时，容易犯的错误就是内存泄露。当用户调用内存分配和释放函数时，查找内存泄露比较麻烦。openssl提供了内置的内存分配/释放函数。如果用户完全调用openssl的内存分配和释放函数，可以方便的找到内存泄露点。openssl分配内存时，在其内部维护一个内存分配哈希表，用于存放已经分配但未释放的内存信息。当用户申请内存分配时，在哈希表中添加此项信息，内存释放时删除该信息。当用户通过openssl函数查找内存泄露点时，只需查询该哈希表即可。用户通过openssl回调函数还能处理那些泄露的内存。 

openssl供用户调用的内存分配等函数主要在crypto/mem.c中实现，其内置的分配函数在crypto/mem_dbg.c中实现。默认情况下mem.c中的函数调用mem_dbg.c中的实现。如果用户实现了自己的内存分配函数以及查找内存泄露的函数，可以通过调用CRYPTO_set_mem_functions函数和CRYPTO_set_mem_debug_functions函数来设置。下面主要介绍了openssl内置的内存分配和释放函数。 

5.2 内存数据结构 
openssl内存分配数据结构是一个内部数据结构，定义在crypto/mem_dbg.c中。如下所示： 

typedef struct app_mem_info_st 

{ 

unsigned long thread; 

const char *file; 

int line; 

const char *info; 

struct app_mem_info_st *next; /* tail of thread's stack */ 

int references; 

} APP_INFO; 

typedef struct mem_st 

{ 

void *addr; 

int num; 

const char *file; 

int line; 

unsigned long thread; 

unsigned long order; 

time_t time; 

APP_INFO *app_info; 

} MEM; 

各项意义： 

addr：分配内存的地址。 

num：分配内存的大小。 

file：分配内存的文件。 

line：分配内存的行号。 

thread：分配内存的线程ID。 

order：第几次内存分配。 

time：内存分配时间。 

app_info:用于存放用户应用信息，为一个链表，里面存放了文件、行号以及线程ID等信息。 

references：被引用次数。 

5.3 主要函数 
1) CRYPTO_mem_ctrl 

本函数主要用于控制内存分配时，是否记录内存信息。如果不记录内存信息，将不能查找内存泄露。开启内存记录调用CRYPTO_mem_ctrl(CRYPTO_MEM_CHECK_ON)，关闭内存记录调用CRYPTO_mem_ctrl(CRYPTO_MEM_CHECK_OFF)。一旦CRYPTO_mem_ctrl(CRYPTO_MEM_CHECK_ON)被调用，直到用户调用CRYPTO_mem_ctrl(CRYPTO_MEM_CHECK_OFF)前，用户 所有的opessl内存分配都会被记录。 

2) CRYPTO_is_mem_check_on 

查询内存记录标记是否开启。 

3） CRYPTO_dbg_malloc 

本函数用于分配内存空间，如果内存记录标记开启，则记录用户申请的内存。当需要记录内存信息时，该函数本身也需要申请内存插入哈希表，为了防止递归申请错误，它申请内存记录信息前必须暂时关闭内存记录标记，申请完毕再放开。 

4） CRYPTO_dbg_free 

释放内存，如果内存记录标记开启，还需要删除哈希表中对应的记录。 

5） CRYPTO_mem_leaks 

将内存泄露输出到BIO中。 

6） CRYPTO_mem_leaks_fp 

将内存泄露输出到FILE中(文件或者标准输出)，该函数调用了CRYPTO_mem_leaks。 

7） CRYPTO_mem_leaks_cb 

处理内存泄露，输入参数为用户自己实现的处理内存泄露的函数地址。该函数只需要处理一个内存泄露，openssl通过lh_doall_arg调用用户函数来处理所有记录(泄露的内存)。 

5.4 编程示例 
1）示例1 

#include <string.h> 

#include <openssl/crypto.h> 

int main() 

{ 

char *p; 

int i; 

p=OPENSSL_malloc(4); 

p=OPENSSL_remalloc(p,40); 

p=OPENSSL_realloc(p,32); 

for(i=0;i<32;i++) 

memset(&p[i],i,1); 

/* realloc时将以前的内存区清除(置乱) */ 

p=OPENSSL_realloc_clean(p,32,77); 

p=OPENSSL_remalloc(p,40); 

OPENSSL_malloc_locked(3); 

OPENSSL_free(p); 

return 0; 

} 

上述示例使用了基本的openssl内存分配和释放函数。 

OPENSSL_malloc: 分配内存空间。 

OPENSSL_remalloc： 重新分配内存空间。 

OPENSSL_realloc_clean： 重新分配内存空间，将老的数据进行拷贝，置乱老的数据空间并释放。 

OPENSSL_malloc_locked 与锁有关。 

OPENSSL_free： 释放空间。 

2）示例2 

include <openssl/crypto.h> 

#include <openssl/bio.h> 

int main() 

{ 

char *p; 

BIO *b; 

CRYPTO_malloc_debug_init(); 

CRYPTO_set_mem_debug_options(V_CRYPTO_MDEBUG_ALL); 

CRYPTO_mem_ctrl(CRYPTO_MEM_CHECK_ON); 

p=OPENSSL_malloc(4); 

CRYPTO_mem_ctrl(CRYPTO_MEM_CHECK_OFF); 

b=BIO_new_file("leak.log","w"); 

CRYPTO_mem_ctrl(CRYPTO_MEM_CHECK_ON); 

CRYPTO_mem_leaks(b); 

OPENSSL_free(p); 

BIO_free(b); 

return 0; 

}

void InitLeaks()

{
CRYPTO_malloc_debug_init();
CRYPTO_set_mem_debug_options(V_CRYPTO_MDEBUG_ALL);
CRYPTO_mem_ctrl(CRYPTO_MEM_CHECK_ON);
}
void LogLeaks()
{
CRYPTO_mem_ctrl(CRYPTO_MEM_CHECK_OFF); 
BIO *bLog=BIO_new_file("D:/leak.log","w");
CRYPTO_mem_ctrl(CRYPTO_MEM_CHECK_ON); 
CRYPTO_mem_leaks(bLog);
BIO_free(bLog); 
CRYPTO_mem_ctrl(CRYPTO_MEM_CHECK_OFF);
}