C语言SDL2俄罗斯方块项目内存泄漏致文本显示异常排查

问题现象 #

• 基于SDL2/SDL_ttf实现的俄罗斯方块程序，初始运行状态正常，运行数分钟后自动停止显示文本内容
• 通过任务管理器观察到内存占用持续上涨，初步判定为内存管理问题，但逐行排查源码未定位到错误：自行检查时认为所有堆对象均已释放、所有纹理均调用了销毁接口

附：项目源码 #

main.c #

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <time.h>
#include <stdbool.h>

#define SDL_MAIN_HANDLED
#include <SDL2/SDL.h>
#include <SDL2/SDL_ttf.h>

SDL_Window * window;
SDL_Renderer * renderer;
SDL_Surface * text;
TTF_Font* font;

bool running = true;

#define ScreenWidth 60
#define ScreenHeight 30
#define CharWidth 14
#define CharHeight 24

char screen[ScreenHeight][ScreenWidth + 1];

SDL_Color color = {192, 192, 192};
SDL_Rect rect;

int score = 0;

char shapes[7][17];

typedef struct Block {
    int type;
    char shape[17];
    int x, y;
    int width, height;
} Block;

Block * newBlock(int type) {
    Block * block = malloc(sizeof(Block));
    return block;
}

void CheckEvents() {
    SDL_Event event;
    while (SDL_PollEvent(&event)) {
        if (event.type == SDL_QUIT) {
            running = false;
        } else if (event.type == SDL_KEYDOWN) {
            switch (event.key.keysym.sym) {
                case SDLK_w:
                    ;
                    break;

                case SDLK_a:
                    ;
                    break;

                case SDLK_d:
                    ;
                    break;

                case SDLK_s:
                    ;
                    break;

                case SDLK_SPACE:
                    ;
                    break;

                default:
                    break;
            }
        }
    }

    free(&event);
}

void UpdateBoard() {
    for (int i = 0; i < ScreenHeight; ++i) {
        for (int j = 0; j < ScreenWidth; ++j) {
            screen[i][j] = ' ';
        }
    }

    for (int i = 0; i != 20; ++i) {
        screen[i + 2][1] = '#';
        screen[i + 2][1 + 10 + 1] = '#';
    }

    for (int i = 0; i != 10 + 2; ++i) {
        screen[22][i + 1] = '#';
    }

    sprintf(&(screen[0][1]), "Score: %d", score);

    for (int i = 0; i != ScreenHeight; i++) {
        for (int j = 0; j != ScreenWidth; j++) {
            if (screen[i][j] == '\0') {
                screen[i][j] = ' ';
            }
        }
    }
}

void UpdateScreen() {
    SDL_SetRenderDrawColor(renderer, 0, 0, 0, 255);
    SDL_RenderClear(renderer);

    for (int i = 0; i < ScreenHeight; ++i) {
        text = TTF_RenderText_Solid(font, screen[i], color);
        SDL_Texture * texture;
        texture = SDL_CreateTextureFromSurface(renderer, text);
        rect.x = 0;
        rect.y = i * CharHeight;
        rect.w = strlen(screen[i]) * CharWidth;
        rect.h = CharHeight;
        SDL_RenderCopy(renderer, texture, NULL, &rect);
        free(texture);
        SDL_DestroyTexture(texture);
    }

    SDL_RenderPresent(renderer);
}

void Init() {
    SDL_Init(SDL_INIT_EVERYTHING);
    TTF_Init();

    window = SDL_CreateWindow("Tetris", SDL_WINDOWPOS_CENTERED, SDL_WINDOWPOS_CENTERED, 
            ScreenWidth * CharWidth, ScreenHeight * CharHeight, 0);
    renderer = SDL_CreateRenderer(window, -1, 0);
    font = TTF_OpenFont("s8514oem.fon", 0);

    sprintf(shapes[0], "OOOO............");
    sprintf(shapes[1], "OO...OO.........");
    sprintf(shapes[2], ".OO.OO..........");
    sprintf(shapes[3], "O...OOO.........");
    sprintf(shapes[4], "..O.OOO.........");
    sprintf(shapes[5], "OO..OO..........");
    sprintf(shapes[6], "OOO..O..........");
}

int main(int argc, char ** argv) {

    Init();

    while (running) {
        CheckEvents();
        UpdateBoard();
        UpdateScreen();
        SDL_Delay(1000/16);
    }

    TTF_Quit();
    SDL_Quit();
    return 0;
}

Makefile配置 #

tetris:
    gcc -std=c99 -Wall -Isrc/include -Lsrc/lib -o Tetris main.c -lSDL2main -lSDL2 -lSDL2_ttf

故障根因 #

代码里存在5处明确的内存管理错误，直接导致内存泄漏、堆结构破坏，最终引发渲染失败：

1. 非法释放栈内存：CheckEvents函数中的SDL_Event event是栈上分配的局部变量，函数返回时会自动回收内存，末尾的free(&event);属于对非堆内存执行释放操作，会直接破坏程序堆结构，触发未定义行为。
2. TTF渲染Surface泄漏（核心泄漏点）：UpdateScreen循环中每次调用TTF_RenderText_Solid都会在堆上分配新的SDL_Surface对象，使用完成后必须调用SDL_FreeSurface释放。现有代码既没有释放该Surface，还每次循环用新Surface的地址覆盖全局text指针，旧Surface的内存完全丢失无法回收——程序按60FPS运行时，每秒会泄漏1800个Surface的内存，运行数分钟后就会耗尽可用内存，导致TTF文本渲染失败。
3. 纹理非法重复释放：SDL_CreateTextureFromSurface返回的纹理对象，必须且只能通过SDL_DestroyTexture释放。现有代码先对纹理指针执行free(texture)，再调用SDL_DestroyTexture(texture)，既非法释放了SDL内部管理的纹理内存，又触发了双重释放问题，同样会破坏堆结构。
4. 堆对象未初始化：newBlock函数中通过malloc分配的Block结构体没有对任何成员做初始化就直接返回，后续使用该对象时会读取到随机垃圾值，极易触发内存访问错误。
5. 退出时全局资源未释放：程序退出前没有显式销毁创建的窗口、渲染器、字体对象，虽然进程退出后系统会回收内存，但属于不符合SDL规范的资源泄漏写法。

修复方案 #

1. 删除CheckEvents函数末尾的free(&event);语句，栈变量不需要手动释放。
2. 修改UpdateScreen中的渲染循环，使用完Surface和纹理后按正确顺序释放：

   for (int i = 0; i < ScreenHeight; ++i) {
       text = TTF_RenderText_Solid(font, screen[i], color);
       SDL_Texture * texture = SDL_CreateTextureFromSurface(renderer, text);
       rect.x = 0;
       rect.y = i * CharHeight;
       rect.w = strlen(screen[i]) * CharWidth;
       rect.h = CharHeight;
       SDL_RenderCopy(renderer, texture, NULL, &rect);
       SDL_DestroyTexture(texture);
       SDL_FreeSurface(text); // 释放TTF生成的文本Surface
   }
   

   注意：必须先销毁纹理再释放Surface，因为纹理创建时会引用Surface的像素数据，提前释放Surface会导致纹理数据异常。
3. 补全newBlock的初始化逻辑，避免使用未初始化的内存：

   Block * newBlock(int type) {
       Block * block = malloc(sizeof(Block));
       if (!block) return NULL;
       memset(block, 0, sizeof(Block));
       block->type = type;
       // 后续补充形状、坐标、宽高的赋值逻辑
       return block;
   }
   

4. 在主循环退出后、SDL卸载前，补全全局资源的释放逻辑：

   // 主循环结束后
   TTF_CloseFont(font);
   SDL_DestroyRenderer(renderer);
   SDL_DestroyWindow(window);
   TTF_Quit();
   SDL_Quit();
   

修复后内存占用会稳定在固定值，不会随运行时间持续上涨，文本消失的问题会完全解决。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Sodium Hypochlorite