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搞定C++内存泄漏

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所在楼道
C++内存分配与释放均由用户代码自行控制,灵活的机制有如潘多拉之盒,即让程序员有了更广的发挥 7\_o.(g#-  
Nu8Sr]p  
空间,也产生了代代相传的内存泄漏问题。对于新手来说,最常犯的错误就是new出一个对象而忘记释放,对于一般小应用程序来说,一点内存空间不算什么。但是当内存泄漏问题出现在需要24小时运行的平台类程序上的时候,将会使系统可用内存飞速减少,最后耗尽系统资源,导致系统崩溃。 jF`BjxrG  
h%WE=\,Qp  
所以学会如何防止并检查内存泄漏,是一个合格的c++程序员必须具备的能力。但是由于内存泄漏是程序运行并满足一定条件时才会发生,直接从代码中查出泄漏原因的难度较大,而且一旦内存泄漏发生在多线程程序中,从大量的代码中要靠人工找出泄漏原因,无论对新人还是老手都是一场噩梦 VxP&j0M>  
%0#1t 5g  
本文介绍一种在VS2003中检查内存泄漏的方法,供各位新人老手参考,在VC6中实现需要做一些变动,详情可自行参照相关资料。 ]# t6Jwk  
`[o)<<}  
检查策略分析 fQrhsuCrC  
(mxT2"fC  
首先,假定我们需要检测一个24小时运行的平台程序的内存泄漏情况,我们无法确定具体的内存泄漏速度,但是我们可以确定该程序在一定时间内(如10分钟)泄漏的内存量是接近的,设为L(eak)。 sGvIXD  
q'pK,uNW  
考虑在10分钟的运行时间内程序新申请到的内存A(lloc),这部分内存其实包含了程序运行正常申请,并会在后续运行中进行释放的普通内存块N(ormal)和泄漏的内存L,即:A = N + L /TS=7J#  
OY[e.N t&  
在后续的运行中,由于N部分不断的申请和释放,所以这部分的总量基本上是不变的,而L部分由于只申请而不释放,占用的内存总量将会越来越大。 Cs2;z:O]  
?!qY,9lhH  
将这个结果放到运行时间轴上,现在我们观察程序运行中的20分钟,我们假定内存泄漏速度为dL/10分钟,时间轴如下: wf, 7==  
TJE\A)|>g  
(E,T#uc{  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- !+u"3;%h  
        Tn-2 Tn-1 Tn .4. b*5  
5cx#SD&5/  
}@if6(0  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: Qf@I)4'  
u3Gjg{-N7  
Tn点总的内存分配量 An = N + dL * n,N为正常分配内存,dL*n为内存泄漏量的总和,而Tn-1点的内存总量则为 An-1 = N + dL*(n-1)。注意,我们这里不考虑释放的内存量,仅考虑增加的内存量。因此很明显单位时间内的内存泄漏量 dL = An - An-1。  $R<Me  
nRd)++  
生成内存Dump文件的代码实现 4|A>b})H  
0$r^C6}f  
要完成如上的策略,我们首先需要能跟踪内存块的分配与释放情况,并且在运行时将分配情况保存到文件中,以便进行比较分析,所幸m$已经为我们提供了一整套手段,可以方便地进行内存追踪。具体实现步骤如下: FP[!BUOf"  
B^).BQ  
包含内存追踪所需库 aq7~QX_0G  
"3FihE]k  
在StdAfx.h中添加如下代码,注意必须定义宏_CRTDBG_MAP_ALLOC,否则后续dump文件将缺少内存块的代码位置。 5s(1[(  
5SCKP<rb  
04r$>#E  
#ifdef _DEBUG L(GjZAP  
        //for memory leak check j*xV!DqC  
        #define _CRTDBG_MAP_ALLOC //使生成的内存dump包含内存块分配的具体代码为止 `y#UJYXQE  
        #include vb9OonE2  
        #include E2)h ?cs  
        #endif x8GJY~:SW  
-OSa>-bzNx  
2Sm }On  
启动内存追踪 ;#w3{ NB  
V I% 6.6D  
上述步骤完成后,则可以在应用程序启动处添加如下代码,启动内存追踪,启动后程序将自动检测内存的分配与释放情况,并允许将结果输出。 U]a*uF~h  
vn/.}GkpU  
H@]MXP[_  
//enable leak check mf'V)  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); /VG2.:  
A'P(a`  
\h8 <cTQ  
将结果输出指向dump文件 -G6U$  
Ty88}V  
由于默认情况下,内存泄漏的dump内容是输出到vs的debug输出窗口,但是对于服务类程序肯定没法开着vs的debug模式来追踪内存泄漏,所以必须将dump内容的输出转到dump文件中。在程序中添加如下部分: Z`YJBcXR  
}i!J/tJ)b  
Z|}G6]h  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 $XoQ]}"O  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, o M Zq+>  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 U`hY{E;  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 F5S@I;   
        报告级别即为warning) 4&l10fR5  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 !A48TgAeE  
]qhPd_$?D'  
Sna4wkbS  
保存内存Dump }1IpON  
uslQ*7S[^  
完成了以上的设置,我们就可以在程序中添加如下代码,输出内存dump到指定的dump文件中: +}jJ&Z9 )  
XrZ*1V  
V)}rEX   
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 v%Wx4v@%SE  
        ...... ,AT[@  
        _CrtDumpMemoryLeaks();//Dump从程序开始运行到该时刻点,已分配而未释放的内存,即前述An (p%>j0<  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 A_KW(;50  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); >M&3Y XC  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) ](|\whI  
        { ID/ F  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 HV<Lf 6gE  
        //for next compare 1'? 4m0W1  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); R :B^  
        } qe5feky  
        time_t now = time(0); `-LGU7~+  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); (Cq n6 dWK  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", :%IoME   
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 6-O_\Cq8  
bJs9X/E  
@B}aN@!/  
以上代码最好放在一个函数中由定时器定期触发,或者手动snapshot生成相等时间段的内存dump。 4[N^>qt =  
y!xE<S&Y  
dump文件内容示例如下: W^"AU;^V56  
JchSMc.9  
tJN<PCG6"  
Detected memory leaks! K(aJi,e>  
        Dumping objects -> L@fY$Rw  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. Q|@4bzi)  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 av~5l4YL  
        ... .ji_nZ4.+  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. Ha)ANAD  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 :,)lm.}]t  
        ... f5` g  
        Object dump complete. kwsp9 0)  
        0 bytes in 0 Free Blocks. 4bgqg0z>  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. J`2"KzR0w"  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. )m. 4i=X  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. 7B?c{  
        0 bytes in 0 Client Blocks. u(G*\<z-  
        Largest number used: 220044 bytes. = 9 T$Gr  
        Total allocations: 7838322 bytes. iQ"XLrpl  
        10 16:29:14 snapshot dump. iTaWup  
J[&b`A@.o  
M9f35 :  
上面红色部分即为用户代码中分配而未释放的内存块位置。 Dwzg/F(  
yq$,,#XDD=  
解析Dump文件 tor!Dl@Mo  
aM;W$1h  
前面我们已经通过dump文件获取到各时刻点的内存dump,根据前面的分析策略,我们只需要将第n次dump的内存块分配情况An,与第n-1次dump内存块分配情况An-1作比较,即可定位到发生内存泄漏的位置。由于dump文件一般容量巨大,*人工进行对比几乎不可能,所以仅介绍比较的思路,各位需要自行制作小工具进行处理。 ]LM-@G+Jz  
7 x<i :x3  
1、提取两个相邻时间点的dump文件D1和D2,设D1是D2之前的dump jRatm.N  
LW(6$hpPp  
2、各自提取dump文件中用户代码分配的内存块(即有明确代码位置,而且为normal block的内存块),分别根据内存块ID(如“d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705}”红色部分)保存在列表L1和L2 !kC* g  
k!{p7*0  
3、遍历列表L2,记录内存块ID没有在L1中出现过的内存块,这些内存块即为可能泄漏的内存 $kQ~d8 O  
fDP$ sW  
4、根据3的结果,按照内存的分配代码位置,统计各处代码泄漏的内存块个数,降序排列,分配次数越多的代码,内存泄漏可能性越大。
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