使用c语言封装malloc和free函数，检测分配和释放释放匹配，并记录调用者文件名字、行数、申请和释放大小等

以下是一个简单的实现，使用了宏定义来封装malloc和free函数：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

// 用于记录调用者信息的结构体
typedef struct {
    const char* file;  // 文件名
    int line;          // 行号
} CallerInfo;

// 用于记录分配和释放信息的结构体
typedef struct {
    size_t size;        // 分配/释放的大小
    CallerInfo caller;  // 调用者信息
} AllocationInfo;

// 定义一个全局变量，用于存储分配和释放信息
AllocationInfo* g_allocation_info = NULL;

// 定义一个宏，用于记录调用者信息
#define CALLER_INFO (CallerInfo){__FILE__, __LINE__}

// 定义一个封装了malloc函数的宏，会记录分配的信息
#define my_malloc(size) ({ \
    void* ptr = malloc(size); \
    if (ptr) { \
        AllocationInfo info = {size, CALLER_INFO}; \
        g_allocation_info = realloc(g_allocation_info, sizeof(AllocationInfo) * (i + 1)); \
        g_allocation_info[i++] = info; \
    } \
    ptr; \
})

// 定义一个封装了free函数的宏，会检测释放是否匹配，并记录释放的信息
#define my_free(ptr) ({ \
    if (ptr) { \
        for (int j = 0; j < i; j++) { \
            if (g_allocation_info[j].caller.file && g_allocation_info[j].caller.line && g_allocation_info[j].size && g_allocation_info[j].caller.file == __FILE__ && g_allocation_info[j].caller.line == __LINE__) { \
                if (ptr == (void*)g_allocation_info[j].caller.file) { \
                    memset(&g_allocation_info[j], 0, sizeof(AllocationInfo)); \
                    free(ptr); \
                    ptr = NULL; \
                    break; \
                } \
            } \
        } \
    } \
})

// 定义一个全局变量，用于记录分配和释放信息的个数
int i = 0;

int main() {
    // 测试使用封装后的malloc和free函数
    int* p = my_malloc(sizeof(int));
    *p = 123;
    printf("%d\n", *p);
    my_free(p);

    // 输出所有未释放的内存块信息
    for (int j = 0; j < i; j++) {
        if (g_allocation_info[j].caller.file && g_allocation_info[j].caller.line && g_allocation_info[j].size) {
            printf("memory leak: %s:%d %zu bytes\n", g_allocation_info[j].caller.file, g_allocation_info[j].caller.line, g_allocation_info[j].size);
        }
    }

    // 释放全局变量
    free(g_allocation_info);

    return 0;
}

这里使用了两个宏来封装malloc和free函数：my_malloc和my_free。其中，my_malloc会在分配内存时记录分配信息，而my_free会检测释放是否匹配，并记录释放信息。我们还定义了两个结构体：CallerInfo用于记录调用者信息，AllocationInfo用于记录分配和释放信息。最后，我们在main函数中测试了使用封装后的my_malloc和my_free函数，并输出了所有未释放的内存块信息。