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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 DGp'Xx_8  
)LnHm  
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。 d<!bE(  
G&:YgwG  
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 _Z2VS"yH  
3A'd7FJ0G  
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。 `Ol*"F.+I  
2W|j K  
检查策略分析 -6Cxz./#yS  
&oNy~l o  
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)。 "i9$w\lm  
pNE!waR>  
考虑在10分钟的运行时间内程序新申请到的内存A(lloc),这部分内存其实包含了程序运行正常申请,并会在后续运行中进行释放的普通内存块N(ormal)和泄漏的内存L,即:A = N + L 011 _(v  
6nxf <1  
在后续的运行中,由于N部分不断的申请和释放,所以这部分的总量基本上是不变的,而L部分由于只申请而不释放,占用的内存总量将会越来越大。 g_.BJ>Uv  
()XL}~I{!A  
将这个结果放到运行时间轴上,现在我们观察程序运行中的20分钟,我们假定内存泄漏速度为dL/10分钟,时间轴如下: tpA7"JD  
#&&^5r-b-  
i1u & -#k  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- A2F+$N  
        Tn-2 Tn-1 Tn [|uAfp5R  
KXYq|w  
# |2w^Kn  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: B*,9{g0m/  
5Ss=z  
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。 ^D/*Hp _  
W0l|E&fj[  
生成内存Dump文件的代码实现 <A+Yo3|7  
>.~^(  
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: O{LWQ"@y  
Ma wio5  
包含内存追踪所需库 dht1I`i"B  
Vk8:;Hj  
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。 Ge|caiH1I  
v ;{s@CM m  
]J m9D=  
#ifdef _DEBUG R6CxNPRJ  
        //for memory leak check 5U%u S^%DP  
        #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 !!dNp5h`  
        #include ^yjc"r%B  
        #include P}JA"V&  
        #endif e)>Z&e,3  
Cv~t~  
ejD;lvf  
启动内存追踪 X]Sr]M^EK  
kLADd"C  
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。 4 ILCvM  
T3+hxS  
I6h{S}2  
//enable leak check '2v,!G]^  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); E#8`X  
{v<Ig{{V  
V#C[I~l  
将结果输出指向dump文件 GS\-  
js'* :*7  
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: Kl\A&O*{  
My Af~&Y+  
K|E}Ni  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 x w]Zo<F  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, ;sCX_`t0E  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 [m!$01=  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 1&U'pp|T  
        报告级别即为warning) s%;18V:pi  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 Fl^.J<Dz  
Y#3m|b45n  
v )4 kS  
保存内存Dump bG;vl; C  
__'Z0?.4#  
完成了以上的设置,我们就可以在程序中添加如下代码,输出内存dump到指定的dump文件中: B5P++aQ  
ZXe[>H  
 NM  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 i#iY;R8  
        ...... c;B Q$je}  
        _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 v #IC  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 U7bG(?k)  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); R~[ u|EC}  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) bP(V#6IJ8  
        { oI/@w  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 YtxBkKiJ2V  
        //for next compare N{L]H _=  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); : :e=6i  
        } +!'6:F  
        time_t now = time(0); ^7~=+0cF]  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); {b7P1}>-*  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", <@ (HQuL#  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 GcHWalm  
a}El!7RO0  
VOp8 ,!  
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。 Kx ?}%@b  
[&3G `8hY  
dump文件内容示例如下: L'z;*N3D  
/,$6`V  
E!C~*l]wJx  
Detected memory leaks! RkP7}ZA;  
        Dumping objects -> ukzXQe;l1  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. Op\l  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 }us%G&A2u  
        ... R8O<} >3a  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. S'B7C>i`#N  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 I`p44}D3  
        ... 8!S="_  
        Object dump complete. !>  
        0 bytes in 0 Free Blocks. Kc}FMu  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. 1!0BE8s"@  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. +q1 @8  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. j;J4]]R;o  
        0 bytes in 0 Client Blocks. b6R0za  
        Largest number used: 220044 bytes. ZWh:&e(  
        Total allocations: 7838322 bytes. A!W(>  
        10 16:29:14 snapshot dump. :X,1KR  
i,$*+2Z  
xH; 4lw  
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。 xa5I{<<U  
s:i$s")  
解析Dump文件 D9 ,~Fc  
}V6}>!Sb  
前面我们已经通过dump文件获取到各时刻点的内存dump,根据前面的分析策略,我们只需要将第n次dump的内存块分配情况An,与第n-1次dump内存块分配情况An-1作比较,即可定位到发生内存泄漏的位置。由于dump文件一般容量巨大,*人工进行对比几乎不可能,所以仅介绍比较的思路,各位需要自行制作小工具进行处理。 rR^VW^|f  
*:_ xy{m\  
1、提取两个相邻时间点的dump文件D1和D2,设D1是D2之前的dump !NZFo S~  
-8#Of)W  
2、各自提取dump文件中用户代码分配的内存块(即有明确代码位置,而且为normal block的内存块),分别根据内存块ID(如“d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705}”红色部分)保存在列表L1和L2 r#d~($[93  
q71Tg  
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 ^#vWdOlt  
<+ >y GPp  
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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