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搞定C++内存泄漏

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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 E3X:{h/  
*!$4   
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。 #5wOgOv  
h q6B pE  
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 &na#ES $X,  
r/$+'~apTk  
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。 mS p -  
.{1G"(z  
检查策略分析 zH0%; o}  
yM}}mypS  
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)。 9z$]hl  
WS/^WxRY  
考虑在10分钟的运行时间内程序新申请到的内存A(lloc),这部分内存其实包含了程序运行正常申请,并会在后续运行中进行释放的普通内存块N(ormal)和泄漏的内存L,即:A = N + L n#uH^@#0  
3l_Ko %qS  
在后续的运行中,由于N部分不断的申请和释放,所以这部分的总量基本上是不变的,而L部分由于只申请而不释放,占用的内存总量将会越来越大。 `MA ee8u'  
J*o :RnB  
将这个结果放到运行时间轴上,现在我们观察程序运行中的20分钟,我们假定内存泄漏速度为dL/10分钟,时间轴如下: gbsRf&4h  
y>Zvose  
K kP}z  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- 1P. W 34  
        Tn-2 Tn-1 Tn ^VK-[Sz&  
:9Zu&t  
:3^b>(W.  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: 11glFe  
\V  /s  
Tn点总的内存分配量 An = N + dL * n,N为正常分配内存,dL*n为内存泄漏量的总和,而Tn-1点的内存总量则为 An-1 = N + dL*(n-1)。注意,我们这里不考虑释放的内存量,仅考虑增加的内存量。因此很明显单位时间内的内存泄漏量 dL = An - An-1。 p(QB5at  
an_qE}P  
生成内存Dump文件的代码实现 Jkzt=6WZ0  
L$=@j_V2  
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: ]( V+ qj  
L-hK(W!8pt  
包含内存追踪所需库 x|d Xa0=N_  
Z.am^Q^Y!  
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。 A{iI,IFe  
8/,m8UOY  
uSLO"\zysX  
#ifdef _DEBUG ! E` Tt[  
        //for memory leak check vA2@Db}  
        #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 6F6[w?   
        #include \(Dq=UzQI  
        #include l+Dl~o}  
        #endif #4%4iR5%  
M lgE-Lm  
Y]/(R"-2G  
启动内存追踪 pi sk v[  
] e!CH <N  
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。 c9-$t d&  
f{xR s-u]  
EAn}8#r'(8  
//enable leak check 7F;"=DarOE  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); bN$`&fC0  
)67_yHW  
7 Bm 18  
将结果输出指向dump文件 /%EKq+ZP  
mr6/d1af_  
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: @[u!  
b#bdz1@s  
 *Dtwr  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 nr*~R-,\  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, DeE-M"  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 %lNv?sWb  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 s `HSTq2  
        报告级别即为warning) E/|]xKG  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 5tT-[mQ*  
s\i=-`  
G;_QE<V~_  
保存内存Dump iwWy]V m7  
|-4C[5rM  
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: A"x1MjuqLM  
gvvl3`S{  
zvf:*Na")  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 lwYk`'  
        ...... oEbgyT gB  
        _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 |Ak>kQJ(1z  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 P1;T-.X~&  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); g9|B-1[  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) [/hS5TG|7  
        { #c@Dn.W  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 ^prseO?A  
        //for next compare 6kuN)  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); ]y3V ^W#  
        } RmxgCe(2a  
        time_t now = time(0); pW7vY)hj  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); @/*{8UBP  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", N]R<EBq  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 |!{Q4<  
LWHP31{R  
WJ=DTON  
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。 &I: [ 'l!  
Z.Lm[$/edn  
dump文件内容示例如下: _5%SYxF*y  
=Xh^@ OR  
kF.!U/C  
Detected memory leaks! G,M &z>ub0  
        Dumping objects -> \bYuAE1q  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. ljVtFm<  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 YW "}hU  
        ... -Bbg'=QZa  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. vzJ69%E_  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 .w/#S-at  
        ... 3":ef|w]  
        Object dump complete. x?Z)q4  
        0 bytes in 0 Free Blocks. `)e;bLP  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. c[E{9wp v  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. #&0)kr66  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. ' Bb]< L`  
        0 bytes in 0 Client Blocks. Epj  
        Largest number used: 220044 bytes. J01w\#62pQ  
        Total allocations: 7838322 bytes. 7)$U>|=  
        10 16:29:14 snapshot dump. J~KWn.  
x3=W{Fv@4  
GdG1e%y]z  
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。 $fhrGe  
8v@6 &ras@  
解析Dump文件 95B w;U3E  
1}#v<b$  
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。 @?iLz7SPk  
P7QOlTQI  
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 /]"&E"X"  
GY<ErS)2  
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 Jfa=#`    
2 P+RfE`o  
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 BT;hW7){9  
u8qL?Aj^  
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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