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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 AT9SD vJ  
sIy$}_  
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。 #&5\1Qu  
:<(<tz7dj  
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 87>Qw,r  
5g5pzww  
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。 %4-pw|':  
=lmh^**4  
检查策略分析 dk]ro~ [  
*oWzH_  
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)。 O0l;Qi  
P4AdfHk  
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 d!X?R}  
VsMNi#?  
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。 DtS{iH=s]  
.KLuGb 3JJ  
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: [*<&]^  
N}h%8\  
 "O 'I  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- _t[%@G>P  
        Tn-2 Tn-1 Tn $3Ia+O   
'ng/A4  
!Ch ya  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: xd.C&Dx5  
Ol@ZH_  
Tn点总的内存分配量 An = N + dL * n,N为正常分配内存,dL*n为内存泄漏量的总和,而Tn-1点的内存总量则为 An-1 = N + dL*(n-1)。注意,我们这里不考虑释放的内存量,仅考虑增加的内存量。因此很明显单位时间内的内存泄漏量 dL = An - An-1。 U Oo(7  
gA|j\T{c  
生成内存Dump文件的代码实现 u^uG_^^,/  
7(;VUR%%.  
要完成如上的策略,我们首先需要能跟踪内存块的分配与释放情况,并且在运行时将分配情况保存到文件中,以便进行比较分析,所幸m$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: qTGy\i  
ZSSgc0u^?  
包含内存追踪所需库 ?yb{DZ46  
5`DH\VD.j  
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。 lq5E?B  
"8]170  
F"C Yrt  
#ifdef _DEBUG B;Z^.3  
        //for memory leak check f5-={lUlIS  
        #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 FHC7\#p/9Z  
        #include T}TP.!0E  
        #include u5_fM*Ka  
        #endif 5b'S~Qj#r$  
qsRh ihPX  
Sx"I]N  
启动内存追踪 d!:SoZ  
`y#C%9#  
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。 J#]y KgT  
4\3t5n  
jayoARUB  
//enable leak check :<gk~3\  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); GZt] 38V)g  
Jx<  
-tdG} Gu  
将结果输出指向dump文件 wp*1HnWj8Y  
( -@>  
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: 6hq)yUvo4  
;p ('cwU%  
S@)bl  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 XEEbmIO*<9  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, <hbbFL}|%  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 -`UlntEdZ:  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 s`YuH <8  
        报告级别即为warning) F! e`i-xt  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 TbVL71c  
^'4uTbxP_!  
m~eWQ_a]C@  
保存内存Dump bl<7[J.  
&/F[kAy  
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: am3E7u/  
1n"X?K5;A  
B vc=gW  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 sQs5z~#51*  
        ...... ?g4|EV-56  
        _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 >JOvg*a?"  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 uyj*v]AE'  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); }0RFo96) v  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) rg}kxvu  
        { '4sD1LD~}  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 1_C6KS  
        //for next compare ]:s|.C%qI  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); [#Vr)\n  
        } pQ{t< >  
        time_t now = time(0); P0z{R[KBH  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); uLljM{ I  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", 5#\p>}[HG  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 u_8 22Z  
iGk{8Da<  
AHY)#|/)  
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。 q?4uH;h:^G  
A5ID I<a  
dump文件内容示例如下: VAE?={-  
;%alZ  
v6\2m c.  
Detected memory leaks! 3+5\xRq  
        Dumping objects -> i%8&g2  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. qL.Y_,[[  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 U(4_X[qD  
        ... KBe {  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. ! hr@{CD  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 nF$)F?||  
        ... ~|C1$.-  
        Object dump complete. {~g  
        0 bytes in 0 Free Blocks. ~HRWKPb  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. 3y B6]U  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. #!,`EU  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. p|V1Gh<  
        0 bytes in 0 Client Blocks. ZMg9Qt  
        Largest number used: 220044 bytes.  7`@?3?  
        Total allocations: 7838322 bytes. 0\nhg5]?  
        10 16:29:14 snapshot dump. 5yi q#  
.@-]A   
SkRQFm0a~  
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。 [+,U0OV,  
G%R`)Z]8&  
解析Dump文件 O>5u5n  
NOp=/  
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。 &(^u19TKl  
X]"OW  
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 1>x@1Mo+K  
Vzvw/17J  
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 g*r;( H>e  
B^~Bv!tHWr  
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 hg'!  
'OW"*b  
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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