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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 ;cZ]^kof  
;fY)7 '  
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。 ])T_&%  
t7 $2/C  
所以学会如何防止并检查内存泄漏,是一个合格的c++程序员必须具备的能力。但是由于内存泄漏是程序运行并满足一定条件时才会发生,直接从代码中查出泄漏原因的难度较大,而且一旦内存泄漏发生在多线程程序中,从大量的代码中要靠人工找出泄漏原因,无论对新人还是老手都是一场噩梦 }~Y#N  
 0c:j wtf  
本文介绍一种在VS2003中检查内存泄漏的方法,供各位新人老手参考,在VC6中实现需要做一些变动,详情可自行参照相关资料。 7[7Sm^Tw  
9fb"R"(M  
检查策略分析 ~F]If\b  
0>?78QL9<  
首先,假定我们需要检测一个24小时运行的平台程序的内存泄漏情况,我们无法确定具体的内存泄漏速度,但是我们可以确定该程序在一定时间内(如10分钟)泄漏的内存量是接近的,设为L(eak)。 ld23 ^r  
;Q8rAsf 9  
考虑在10分钟的运行时间内程序新申请到的内存A(lloc),这部分内存其实包含了程序运行正常申请,并会在后续运行中进行释放的普通内存块N(ormal)和泄漏的内存L,即:A = N + L +(2mHS0_a  
1j^FNg ~  
在后续的运行中,由于N部分不断的申请和释放,所以这部分的总量基本上是不变的,而L部分由于只申请而不释放,占用的内存总量将会越来越大。 2fJ2o[v  
SJI+$L\'  
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: P^ bcc  
CbRl/ 68HY  
}~o>H a;  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- h3L{zOff  
        Tn-2 Tn-1 Tn kF *^" Cn  
cd*F;h  
,W<mz7Z(@  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: A?OaP  
iu.+bX|b  
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。 @Nt$B'+S&  
#%tN2cFDN  
生成内存Dump文件的代码实现 zFV?,"\r  
"^@0zy@x  
要完成如上的策略,我们首先需要能跟踪内存块的分配与释放情况,并且在运行时将分配情况保存到文件中,以便进行比较分析,所幸m$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: >&N8Du*[  
&mp@;wI6@  
包含内存追踪所需库 1=%\4\  
mH} 1Zy  
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 ptzBs/  
e?~6HP^%.  
T#sKld  
#ifdef _DEBUG I_@XHhyVZ  
        //for memory leak check iY1JU -S  
        #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 wp8ocZ-Gj  
        #include hGvuA9d~  
        #include }M9L,O*^   
        #endif {e8.E<f-  
+3D3[.n  
s4c2  
启动内存追踪 "8Y4;lbN.q  
lGZ^ 8  
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。 JB= L\E}  
u=h/l!lR  
!j?2HlIK+  
//enable leak check eu|cQ^>  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); gaw/3@  
IGd]!  
_(s|@UT#  
将结果输出指向dump文件 @{!c [{x,T  
>*%mJX/F  
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: E5G=Kh[NP  
jE</a %  
1Lb+ &  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 \?e{/hXnl  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, ;  u0 MY  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 $k|k5cP8x  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 }l>0m  
        报告级别即为warning) &8 ~+^P1w  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 hqVFb.6[  
H`;q@  
Fh4kd>1 D  
保存内存Dump -HU5E>xG  
Pp[?E.]P  
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: ,9W|$2=F  
G-]ndrTn  
=FXZcP>h  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 d&QB?yLd  
        ...... D"m]`H  
        _CrtDumpMemoryLeaks();//Dump从程序开始运行到该时刻点,已分配而未释放的内存,即前述An @m[r0i0J"  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 195m0'zda  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); 'Bp7LtG92  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) h$EH|9HAb  
        { ;V~[kF=t0  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 c _li.]P  
        //for next compare \ueo^p]_?  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); Q9 b.]W  
        } E1'HdOh&z  
        time_t now = time(0); j ,' $i[F'  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); 6WQT,@ ?  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", c3&;Y0SD  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 h7|#7 d  
r9Wk7?w)  
 cf#2Wg)  
以上代码最好放在一个函数中由定时器定期触发,或者手动snapshot生成相等时间段的内存dump。 !A )2<<4  
J?~El&  
dump文件内容示例如下: i5sNCt  
l* =\0  
<T[ wZ[l  
Detected memory leaks! [kIiKLX  
        Dumping objects -> ZzNp#FrX"  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. )Fh+6  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 B`x rdtW  
        ... Fcc\hV;  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. %o4ZD7@ '  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 Pwn3/+"%K  
        ... \s8j*  
        Object dump complete. o.ntzN  
        0 bytes in 0 Free Blocks. z  %Ty;  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. *E0dCY$  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. /*)zQ?N  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. E({W`b~_f  
        0 bytes in 0 Client Blocks. < `r+ZyM  
        Largest number used: 220044 bytes. =ILE/ pC-|  
        Total allocations: 7838322 bytes. *"\QR>n   
        10 16:29:14 snapshot dump. f D<9k  
A{Jp>15AVg  
 $^F L*w  
上面红色部分即为用户代码中分配而未释放的内存块位置。 Nr?Z[6O|  
|N%?7PZ(  
解析Dump文件 ]o18oY(  
#"J8]3\F  
前面我们已经通过dump文件获取到各时刻点的内存dump,根据前面的分析策略,我们只需要将第n次dump的内存块分配情况An,与第n-1次dump内存块分配情况An-1作比较,即可定位到发生内存泄漏的位置。由于dump文件一般容量巨大,*人工进行对比几乎不可能,所以仅介绍比较的思路,各位需要自行制作小工具进行处理。 3":vjDq$  
t'e1r&^:r~  
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 .tv'`  
/gWaxR*m  
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 /UP&TyZ  
;x/do?FbT  
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 KTr7z^  
?/Bp8q(  
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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