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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 +' lj\_n  
1_of;=9V  
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。 @|jLw($Ly  
.EF(<JC?  
所以学会如何防止并检查内存泄漏,是一个合格的c++程序员必须具备的能力。但是由于内存泄漏是程序运行并满足一定条件时才会发生,直接从代码中查出泄漏原因的难度较大,而且一旦内存泄漏发生在多线程程序中,从大量的代码中要靠人工找出泄漏原因,无论对新人还是老手都是一场噩梦 =G9 9U/  
`;7eu=  
本文介绍一种在VS2003中检查内存泄漏的方法,供各位新人老手参考,在VC6中实现需要做一些变动,详情可自行参照相关资料。 6Kbc:wlR  
xRI7_8Jpyn  
检查策略分析 FkH HTO  
V8Fp1?E9S  
首先,假定我们需要检测一个24小时运行的平台程序的内存泄漏情况,我们无法确定具体的内存泄漏速度,但是我们可以确定该程序在一定时间内(如10分钟)泄漏的内存量是接近的,设为L(eak)。 +~x'1*A_  
e` QniTkT  
考虑在10分钟的运行时间内程序新申请到的内存A(lloc),这部分内存其实包含了程序运行正常申请,并会在后续运行中进行释放的普通内存块N(ormal)和泄漏的内存L,即:A = N + L :"~SKJm  
\{8?HjJEM  
在后续的运行中,由于N部分不断的申请和释放,所以这部分的总量基本上是不变的,而L部分由于只申请而不释放,占用的内存总量将会越来越大。 .yF@Ow  
{PTB]D'  
将这个结果放到运行时间轴上,现在我们观察程序运行中的20分钟,我们假定内存泄漏速度为dL/10分钟,时间轴如下: b:M1P&R  
b5@sG^  
c&mLK1A6  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- ,'nd~{pX"(  
        Tn-2 Tn-1 Tn  l:i&l?>_  
g5OKhL0u  
GI[TD?s  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: T@4R|P&{)  
ev'` K=n8  
Tn点总的内存分配量 An = N + dL * n,N为正常分配内存,dL*n为内存泄漏量的总和,而Tn-1点的内存总量则为 An-1 = N + dL*(n-1)。注意,我们这里不考虑释放的内存量,仅考虑增加的内存量。因此很明显单位时间内的内存泄漏量 dL = An - An-1。 c;13V(Djy  
N*w6D:  
生成内存Dump文件的代码实现 Pss$[ %  
$0mR_pA\fW  
要完成如上的策略,我们首先需要能跟踪内存块的分配与释放情况,并且在运行时将分配情况保存到文件中,以便进行比较分析,所幸m$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: mM$|cge"  
Lhz*o6)  
包含内存追踪所需库 AbExJ~JV\g  
_ g8CvH)?!  
在StdAfx.h中添加如下代码,注意必须定义宏_CRTDBG_MAP_ALLOC,否则后续dump文件将缺少内存块的代码位置。 ]<xzCPB  
CQANex4&\  
!S3^{l-  
#ifdef _DEBUG [pRRBMho  
        //for memory leak check 1 O?bT,"b  
        #define _CRTDBG_MAP_ALLOC //使生成的内存dump包含内存块分配的具体代码为止 lZr}F.7  
        #include s0To^I  
        #include 0z =?}xr  
        #endif !0Mx Bem  
TFAd  
M/mm2?4  
启动内存追踪 bl3?C  
A/c#2  
上述步骤完成后,则可以在应用程序启动处添加如下代码,启动内存追踪,启动后程序将自动检测内存的分配与释放情况,并允许将结果输出。 E~y( @72)  
H,3WdSL`K  
KbSE=3  
//enable leak check ) w1`<7L  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); KPrH1 [VU  
WbWEgd%8.  
<0!O'" "J  
将结果输出指向dump文件 YZ k.{#^c  
j2RdBoCt  
由于默认情况下,内存泄漏的dump内容是输出到vs的debug输出窗口,但是对于服务类程序肯定没法开着vs的debug模式来追踪内存泄漏,所以必须将dump内容的输出转到dump文件中。在程序中添加如下部分: }|OwUdE!R9  
W;T 5[  
X=KC +1e  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 {ew; /;  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, S?[@/35)  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 <5 }  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 Q@ Ze+IhK`  
        报告级别即为warning) zMXQfR   
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 |E9'ii&?B  
H:F'5Zt  
{[)n<.n[g  
保存内存Dump +,1 Ea )  
>/4N:=.h  
完成了以上的设置,我们就可以在程序中添加如下代码,输出内存dump到指定的dump文件中: ~Z~V:~  
1{A K=H')  
4Ql9VM%y  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 VTa%  
        ...... ^D76_'{  
        _CrtDumpMemoryLeaks();//Dump从程序开始运行到该时刻点,已分配而未释放的内存,即前述An '.wb= C  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息  tE#;$Ss  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); hXh nJ  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) neQ~h4U"  
        { *M ^ <oG  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 b_X&>^4Dkl  
        //for next compare 1\a.o[g3e  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); V}Ee1C  
        } #g/m^8n?s  
        time_t now = time(0); nb.|^O?  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); $^_6,uBM[  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", IZLBv2m  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 8iTB  
|R2p^!m  
,{;*b v  
以上代码最好放在一个函数中由定时器定期触发,或者手动snapshot生成相等时间段的内存dump。 THlQifA!  
u M\5GK  
dump文件内容示例如下: osl\j]U8  
K3Bw3j 9  
 wX5q=I  
Detected memory leaks! dVUe!S`  
        Dumping objects -> -p?&vQDo`  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. (g*j+i  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 &)jq3  
        ... U.5R3z  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. 9GRQ^E  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 d@p#{ -  
        ... 1_b*j-j  
        Object dump complete. +4  h!;i  
        0 bytes in 0 Free Blocks. p="0Y<2l  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. ! Sw=ns7  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. v$D U q+  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. ?% [~J  
        0 bytes in 0 Client Blocks. peF)U !`D  
        Largest number used: 220044 bytes. S43JaSw)  
        Total allocations: 7838322 bytes. J&s$Wqf  
        10 16:29:14 snapshot dump. O5aXa_A_u  
? 3OfiGX?  
`IEA  
上面红色部分即为用户代码中分配而未释放的内存块位置。 %S"85#R5E  
k qL.ZR  
解析Dump文件 h=0a9vIXF  
2Kf/Id1  
前面我们已经通过dump文件获取到各时刻点的内存dump,根据前面的分析策略,我们只需要将第n次dump的内存块分配情况An,与第n-1次dump内存块分配情况An-1作比较,即可定位到发生内存泄漏的位置。由于dump文件一般容量巨大,*人工进行对比几乎不可能,所以仅介绍比较的思路,各位需要自行制作小工具进行处理。 hHhDs>tB  
swxX3GR  
1、提取两个相邻时间点的dump文件D1和D2,设D1是D2之前的dump #G.eiqh$a  
E]rXp~AZm  
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 TIxOMYy  
lKw-C[  
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 bY2R/FNL=  
_FYA? d}  
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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