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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 W3JF5*  
dGkg aC+  
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。 3&*'6D Tg  
tZho)[1  
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 ]J@/p:S>  
P!<[U!<hH  
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。 ,rO[mNk9@  
Z[ZDQ o1  
检查策略分析 g7V_ [R(6  
<B[G |FY,  
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)。 m ,tXE%l  
7NF/]y4w  
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 &]iKr iG  
$f-hUOuyo  
在后续的运行中,由于N部分不断的申请和释放,所以这部分的总量基本上是不变的,而L部分由于只申请而不释放,占用的内存总量将会越来越大。 @8gEH+r  
LwdV3vb#  
将这个结果放到运行时间轴上,现在我们观察程序运行中的20分钟,我们假定内存泄漏速度为dL/10分钟,时间轴如下: u$\a3yi  
"JT;gaEm  
|~e?,[-2`r  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- ]P1YHw9  
        Tn-2 Tn-1 Tn rVzI_zYqp'  
)#[|hb=o  
t9u|iTY f!  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: 3,6Ox45  
$H*/;`,\[  
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。 C}"@RHEu  
?<~WO?  
生成内存Dump文件的代码实现  MCnN^  
$0qMQ%P  
要完成如上的策略,我们首先需要能跟踪内存块的分配与释放情况,并且在运行时将分配情况保存到文件中,以便进行比较分析,所幸m$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: =NDOS{($  
LWmB, Zf/  
包含内存追踪所需库 KoHGweKl#  
X")|Uw8Kl/  
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。 Y25uU%6t_  
/A07s[L  
LmL Gki$w  
#ifdef _DEBUG $p$dKH  
        //for memory leak check \:/Lc{*}MD  
        #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 VKuAO$s$  
        #include PT]GJ<K/  
        #include 4hAJ!7[A.  
        #endif [1( FgyE  
dM]#WBOP y  
o`?zF+M0  
启动内存追踪 OJ3UE(,I=  
.eF_cD7v  
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。 EHI'xt  
GozPvR^/  
]U_ec*a  
//enable leak check ' [p)N,  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); 2wlKBSON  
K&_Uk548  
s3 B'>RG}  
将结果输出指向dump文件 6STp>@Ch]"  
(Hp'B))2  
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: .+.j*>q>u  
{j SmoA  
 ^jyD#  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 R7_VXvm>z  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, D>#l-{d  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 S# we3  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 &Lj@9\Dh  
        报告级别即为warning) 5:_hP{ @  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 HW6.O|3  
..qd,9H  
Tls a%pn  
保存内存Dump A Y9 9!p  
mP^SS Je  
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: Pe ~c  
0(\+-<  
?I W_O~Js  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 pJ^NA2  
        ...... 6X_\Ve  
        _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 PHr a+NY#A  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 j]5WK_~M  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); ZFxLBb:  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) EX "|H.(  
        { Vfs $ VY2.  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 !:0v{ZQ  
        //for next compare IVjU`ij  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); 7@;">`zvm  
        } ^mPPyT,(  
        time_t now = time(0); NiSO'=y$n  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); Xe1P- 6 0  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", Zi ESlf$  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 |a(fejO3  
#h'@5 l  
Sc$UZ/qPT  
以上代码最好放在一个函数中由定时器定期触发,或者手动snapshot生成相等时间段的内存dump。 " ;NRzY  
]z ==   
dump文件内容示例如下: 1wn&js C  
d7Ro}>lp  
Xu}U{x>  
Detected memory leaks! GjT#%GBF  
        Dumping objects -> FN87^.^2S  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. *@S@x{{s  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 ^v ni&sJ  
        ... }DjYGMrTB  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. 0^l%j8/  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ?J!3j{4e  
        ... %s=Dj2+  
        Object dump complete. #I0pYA2m  
        0 bytes in 0 Free Blocks. jAhP> t:  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. B6M+mx"G  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. SoQR#(73HK  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. \k@$~}xD,  
        0 bytes in 0 Client Blocks. *75YGD  
        Largest number used: 220044 bytes. yfj(Q s  
        Total allocations: 7838322 bytes. 5<+K?uhm  
        10 16:29:14 snapshot dump. -j`LhS~|  
wN Wka7P*  
H Sz" tN  
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。 (?i[jO||B  
FfFak@H  
解析Dump文件 +l 0g`:  
93Yn`Av;  
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。 SaDA`JmO  
3YL l;TP_  
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 *dsX#Iz  
1y5Ex:JVZT  
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 ~(X(&  
I0 Ia6w9  
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 ?ny =  
uh3) 0.nR  
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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