内存分析（一）AVPacket

先抛一个球，从一段代码开始

AVPacket packet;
av_init_packet(&packet);
packet->data = NULL;
packet->size = 0;
while (av_read_frame(ifmt_ctx, &packet) >= 0) {av_free_packet(&packet);
}

这段代码一般也是经常用到了。那么问题来了，为什么packet已经释放了，av_read_frame里面还能继续使用这个packet。不知道大家有没有想过这个问题。

先讲个故事，假设有一个avpacket，另一个人想拷贝，它怎么办呢，再开辟一个空间，然后把avpacket的data copy给他？这太浪费内存了，因为data里面存的是视频解压缩数据，数据量通常都很大的，几千字节到上万字节不等，我们完全没必要做这么愚蠢的copy，因为data是一个指针，我们完全可以让新的avpacket的data也指向src avpacket data指针指向的数据区就可以了。但是这又引入了新的问题，就是这么多人都指向了数据区的内存，万一有人想释放data空间了，他可不知道谁还要继续使用这块内存。所以data数据空间变成了烫手山芋，没人敢释放了。所以为了解决这个问题，ffmpeg引入了引用计数。专门找个人来计数，每个人想释放的时候，这个计数值refcount就-1，如果增加了新的人引用它，refcount就+1，如果某个时刻refcount等于0 了，就表示现在可以安全释放了。

下面具体看ffmpeg怎么实现的，先看AVPacket相关的结构体，我只展示和我们主题有关的东西

AVPacket{/*** A reference to the reference-counted buffer where the packet data is* stored.* May be NULL, then the packet data is not reference-counted.*/AVBufferRef *buf;uint8_t *data;int   size;
}AVBufferRef {AVBuffer *buffer;uint8_t *data;int      size;
} AVBuffer {uint8_t *data; int      size;volatile int refcount;
}

buf这段注释是什么意思呢。意思是说buf指向引用计数缓冲区，如果buf为NULL，就说明这个avpacket是无引用计数的，说白了，就是现在只要他一个人在使用data指向的数据空间。换个角度，buf不为NULL，就说明这个avpacket是ref的，有引用计数的

我们再看av_init_packet()干了什么

pts,dts等一系列字段全部给初始化，buf=NULL，data无分配空间。说明刚开始出来，还是unref的 avpacket

av_read_frame先不看，看av_free_packet()。

这里我们关心的主要做了两件事，第一件事是如果pkt->buf不为NULL，会调用av_buffer_unref, 第二件事是就是把data置为NULL, 这里注意，packet本身没释放。所以这个函数是内存泄漏隐患的。肯定内存泄漏的是avpacket结构体本身空间未释放，其次因为这里只是把data置空，所以data可能内存泄漏，因为是存在一种情况buf为NULL，但是data分配了空间。比如看下面的代码

AVPacket *packet=(AVPacket*)av_malloc(sizeof(AVPacket));
av_init_packet(packet);
packet->data=(uint8_t*)malloc(128);
packet->size=128;
av_free_packet(packet);
av_freep(&packet);//释放packet并将其置空

这段代码的packet的data 调用av_free_packet()就不会被释放。需要我们手动释放。那么什么时候data释放，什么时候data不释放呢.这个问题下面慢慢讲。

继续分析av_free_packet，如果pkt->buf不为空，那么执行av_buffer_unref

分析这个代码前，先看下我上面列的AVPacket相关的结构体。文字描述就是，

avpacket里面有一个buf，有一个data.

这个buf又有一个buffer,有一个data.

这个buffer也有一个data.

我们注意到avpacket里面有data,buf里面有data,buffer里面也有data,其实这三个data都是同一个data,

即avpacket->data=buf->data=buffer->data。每个结构体都存了一份data的地址，实际是方便释放的时候，知道数据空间的首地址.

回过头看av_buffer_unref();

首先要满足buf不为空，如果buf为空，直接滚出，所以不存在还有释放data这回事。所以上面那个内存泄漏就是这么来的。

假设我们buf不为空，继续分析。

b=(*dst)->buffer. 这里dst就是packet的buf，这句话就是先把buffer的地址暂存起来，

src为NULL,所以走av_freep(dst);这句话就是释放了packet的buf,注意啊，av_freep实际就是free+置空。所以这里只是释放结构体本身的内存空间，里面的data堆空间是不会被处理的。

所以我们在释放这个结构体之前，刚刚就是提前把他里面的指针地址给取出来。

继续分析，执行avpriv_ato...()函数，这里就是将buffer的refcount减1，然后值返回，如果refcount变成了0，

通过b->free函数释放data数据空间，然后释放buffer

所以我们看到真正释放data,不是直接free的avpacket里面的那个data,而是曲曲折折free的是avpacket->buf->bufer->data

这个层级关系中，只有有谁是空的，data都不会被释放。

总结：av_free_packet(packet) 不能释放packet本身的内存空间，所以需要手动调用av_freep(&packet);

注意，av_freep需要传指针的地址

其次，av_free_packet能够自动释放data，取决于需要同时满足packet的ref不为NULL且引用计数变为0

再说个有些人会搞混的，就是packet->data是否为空，和data指向的堆空间是否被释放，是完全两码事，不要搞错了啊。

data本身是一个栈内存上的指针变量，data你不手动把它置为NULL, 就算你free了data, data也不会变成NULL的。free的是它指向的那块内存，对它自己是不会有影响的。

还有一个问题，就是你把data置为NULL，不是说free它了。这个c和java不同，java里面的虚拟机是根据内存引用计数来的,没有引用了，垃圾回收器就回收了。但是c里面，没有垃圾回收器自动回收这么一说。每块堆内存都需要我们自己去管理释放。

data没有调用free()，就直接置为NULL，那是妥妥的内存泄漏。free()的本质就是告诉系统，这块内存我现在不用了，请标记为未分配状态。相当于free()是一个通知系统的操作。你不free()，直接置NULL, 在系统那，那块堆内存就一直是分配状态，无法得到回收。

av_read_frame代码很复杂，我们采用debug方式观察执行完av_read_frame以后，buf是不是为NULL,

结论是不为空，说明av_read_frame会生产一个ref的avpacket, （且内部调用了av_init_packet）。

此时refcount=1，所以free的时候，满足refcount-1=0,能够释放掉data空间。

下面继续分析增加一个data引用,内存中会发生什么事。

涉及到的函数是av_packet_ref()

...
while (av_read_frame(format_context, &packet) >= 0) {AVPacket dst;av_packet_ref(&dst, &packet);av_free_packet(&packet);
}

av_packet_copy_props，把一些pts,dts等字段进行copy

判断src是不是ref的，如果src不是ref的，先给dst的buf分配内存空间，然后把src的data数据拷贝给它。

注意，此时dst的data和src的data是两块内存。

如果src是ref的，执行av_buffer_ref

给dst的buf分配内存空间（即这里的ret），并且把src的buf的值赋给它。

这里*ret=*buf，是关键。

一个指针p1把值赋给另一个指针p2，如果赋值内容是指针，就copy指针地址，如果是基础数据类型，比如int,字符串类型，就copy值。

此时buf中的内容是AVBuffer,data,size. 前两个都是指针。所以是copy指针地址，即av_buffer_ref实际上两者共享同一个data堆空间。且只要buf释放自己的data,则ret的data也会被释放。但是buf改变自己的size的值，不会影响ret的size的值。（string类型或者int类型的数据不会受影响）

继续分析代码，执行到avpriv_atomic_int_add_and_fetch ，这里是把buf->buffer->refcount++了，因为refcount属于buffer指针的，和dst是共享的一份，所以等同于dst的refcount++了。

这样就能保证，每个人在操作引用计数的时候，都操作的是同一个。

和av_packet_ref对应的函数，是av_packet_unref

这里av_buffer_unref 也都已经分析过。

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