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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 6XO%l0dC.  
b"y][5VE  
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。 i!30f^9D-S  
:*"0o{ ie  
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 A({8p  
nJ`JF5tI  
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。 Y,kTk  
8qfg=mu+ %  
检查策略分析 zUqt^_  
<[2]p\rj  
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)。 eM*@zo<-  
>*v^E9Y  
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 m1X0stFRs"  
V Z[[zYe  
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。 $*bd})y)I  
99}n %(V  
将这个结果放到运行时间轴上,现在我们观察程序运行中的20分钟,我们假定内存泄漏速度为dL/10分钟,时间轴如下: >uuP@j  
N6Fj} m&E  
BOLG#}sm  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- MmBM\Dnv  
        Tn-2 Tn-1 Tn D84`#Xbi  
O>z M(I+p  
95,y@~ *]  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: >`a)gky%~  
2bS)|#v<_t  
Tn点总的内存分配量 An = N + dL * n,N为正常分配内存,dL*n为内存泄漏量的总和,而Tn-1点的内存总量则为 An-1 = N + dL*(n-1)。注意,我们这里不考虑释放的内存量,仅考虑增加的内存量。因此很明显单位时间内的内存泄漏量 dL = An - An-1。 fo$iV;x`  
:cmfy6h]  
生成内存Dump文件的代码实现 O1Gd_wDC/i  
nl|}_~4U  
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$已经为我们提供了一整套手段,可以方便地进行内存追踪。具体实现步骤如下: m Kwhd} V  
9qe6hF/29  
包含内存追踪所需库 *K6 V$_{S  
f$mfY6v  
在StdAfx.h中添加如下代码,注意必须定义宏_CRTDBG_MAP_ALLOC,否则后续dump文件将缺少内存块的代码位置。 N?H;fK4v  
EnJAHgRV;e  
MC!K7ji  
#ifdef _DEBUG 4Wq{ch  
        //for memory leak check iq '3.-xYr  
        #define _CRTDBG_MAP_ALLOC //使生成的内存dump包含内存块分配的具体代码为止 cjf}yn  
        #include :Xv3< rS<  
        #include 'g8~539{&  
        #endif SnRTC<DDh  
}*m:zD@8$  
9N|O*h1;u  
启动内存追踪 xNTO59Y-s  
u2^ oXl  
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。 M=$y_9#  
nJF"[w,?  
.9WJ/RKZ\D  
//enable leak check .}6 YKKqS  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); 8@|_];9#.  
#F.;N<a  
XB-pOtVm  
将结果输出指向dump文件 zPU& }7  
Xi_>hL+R(  
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: :cop0;X:Wm  
KP7bU9odJ  
|n3PznV  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 W|3XD-v@  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, qtTys gv  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 '8~7Ru\KyX  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 . zv F!!z  
        报告级别即为warning) Pv{ {zyc  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 =*qu:f\y  
 B&#TbKp  
SC`.VCfc.  
保存内存Dump 0O?B!Jr]RM  
X&h4A4#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: &"fMiK3  
b#R3=TQS8  
PIn'tV  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 A5tY4?|  
        ...... "g\  
        _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 J[;c}  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 FGBPhH% (8  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); gk~.u  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) LpJ\OI*v  
        { U?d1  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化  Z $Ynar  
        //for next compare Y4}!9x  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); D{h1"q  
        } T{bM/?g  
        time_t now = time(0); ;Yyg(Ex  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); Rk56H  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", [[QrGJr  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 _wKFT>  
 pzezN  
g1L$+xD^  
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。 ;14[)t$  
tt,MO)8 VD  
dump文件内容示例如下: zWgNDYT~  
,IxAt&kN  
q"'^W<i  
Detected memory leaks! zuWj@YG\.  
        Dumping objects -> xj)*K%re  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. ,:G.V  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 3k5OYUk  
        ... "8J$7g@n@  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long.  |X`xJL  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 :#"gQ^YNp  
        ... /}r%DND'  
        Object dump complete. R{5Qb?&wOp  
        0 bytes in 0 Free Blocks. Miqu  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. -<sn+-uE:  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. q/Ba#?sen  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. 0tm%Kd  
        0 bytes in 0 Client Blocks. {bl&r?[y  
        Largest number used: 220044 bytes. ^6mlE+WY  
        Total allocations: 7838322 bytes. Xdsd5 UUM  
        10 16:29:14 snapshot dump. |dpOE<f[  
VjSb>k   
K0yTHX?(.  
上面红色部分即为用户代码中分配而未释放的内存块位置。 rv1kIc5Za<  
2J^6(vk  
解析Dump文件 U5z^R>k  
y. @7aT5  
前面我们已经通过dump文件获取到各时刻点的内存dump,根据前面的分析策略,我们只需要将第n次dump的内存块分配情况An,与第n-1次dump内存块分配情况An-1作比较,即可定位到发生内存泄漏的位置。由于dump文件一般容量巨大,*人工进行对比几乎不可能,所以仅介绍比较的思路,各位需要自行制作小工具进行处理。 (EIdw\  
9`i=kp  
1、提取两个相邻时间点的dump文件D1和D2,设D1是D2之前的dump s<H0ka@  
K& <|94_k  
2、各自提取dump文件中用户代码分配的内存块(即有明确代码位置,而且为normal block的内存块),分别根据内存块ID(如“d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705}”红色部分)保存在列表L1和L2 ]y@9 z b  
L{ ?& .iA  
3、遍历列表L2,记录内存块ID没有在L1中出现过的内存块,这些内存块即为可能泄漏的内存 kYl$V =  
mfQQ<Q@  
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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