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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 JzJS?ZF  
5-M E Oy(  
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。 N/QTf1$  
Z~o6%_xe  
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 \WG6\Zg0A  
|*5Kfxq  
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。 ?(el6J}  
%|$h<~  
检查策略分析 B] dvX  
GndU}[0J  
首先,假定我们需要检测一个24小时运行的平台程序的内存泄漏情况,我们无法确定具体的内存泄漏速度,但是我们可以确定该程序在一定时间内(如10分钟)泄漏的内存量是接近的,设为L(eak)。 pe>R2<!$  
=EI>@Y"  
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 V(mz||'*  
(+d7cln  
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。 eXY*l>B  
9k mkF,  
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: v /{LC4BF  
luYkC@I@a  
kw&,<V77~  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- =X[]0.I%  
        Tn-2 Tn-1 Tn j:# wt70  
`9BZ))Pg  
V9*Z  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: VMPBM:k G  
+G';no\h  
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。 1'or[Os3=  
{.=089`{  
生成内存Dump文件的代码实现 <rZ( B>$  
9MQ!5Zn  
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$已经为我们提供了一整套手段,可以方便地进行内存追踪。具体实现步骤如下: S)T]>Ash  
P,-f]k[_  
包含内存追踪所需库 @sUYjB  
r>4HF"Nm  
在StdAfx.h中添加如下代码,注意必须定义宏_CRTDBG_MAP_ALLOC,否则后续dump文件将缺少内存块的代码位置。 h+)XLs  
TbqH-R3W  
o$]wd*+  
#ifdef _DEBUG (_h<<`@B  
        //for memory leak check C7#ji"t  
        #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 b^[Ab:`}[V  
        #include ~.99H  
        #include [IT*>;b+?  
        #endif u;f${Wn'3  
hK F*{,'  
.?T,>#R  
启动内存追踪 e 4-  
#9-qF9M  
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。 -j1?l Y  
Vmq:As^a  
\$GM4:R D  
//enable leak check mw2/jA7  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); !n9H[QP^9  
04ZP\  
}71a3EUK  
将结果输出指向dump文件 \ng!qN  
`}t<5_  
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: +XV7W=  
Y+vG ]?D  
Dv~W!T i  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 0LEJnl  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, 9u6GeK~G  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 jc rLUs+\  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 Jg} w{,  
        报告级别即为warning) DFDlp  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 a;a^- n|D  
T1,Nb>gBq^  
i\~@2  
保存内存Dump NWnUXR  
Er /:iO)_  
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?2P5i  
D d['e  
$gZC"~BR  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 +i"^"/2f{  
        ...... .g/PWEr\I  
        _CrtDumpMemoryLeaks();//Dump从程序开始运行到该时刻点,已分配而未释放的内存,即前述An SI_u0j4%*  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 uG-t)pej  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); sz;B-1^6  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) ykAZP[^'  
        { u!4i+7}  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 ViZ Tl~  
        //for next compare JZ=ahSi  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); gY!+x=cx0  
        } e_U1}{=t  
        time_t now = time(0); dsJMhB_41U  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); 90g=&O5@O  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", <}Hfu-PLo  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 XT2:XWI8  
Fpe>|"&  
Tvp~~Dk  
以上代码最好放在一个函数中由定时器定期触发,或者手动snapshot生成相等时间段的内存dump。 }6S~"<Ym  
2bIP.M2Fs  
dump文件内容示例如下: bhk:Szqz  
d\eTyN'rA  
PB[ Y^q  
Detected memory leaks! a-[:RJW  
        Dumping objects -> B\WIoz;'  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. \%],pZsA~  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 tW$Di*h  
        ... ?7;_3+T#  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. .VD:FFkW  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 "~V|p3  
        ... w?eJVi@w{  
        Object dump complete. ''p7!V?  
        0 bytes in 0 Free Blocks. prypo.RI  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. 0c{-$K}  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. q>X30g  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. A^L8"  
        0 bytes in 0 Client Blocks. Y8i'=Po%,  
        Largest number used: 220044 bytes. n1Ic[cM}  
        Total allocations: 7838322 bytes. #_(t46  
        10 16:29:14 snapshot dump. C!,|Wi2&  
)By #({O  
!+R_Z#gB  
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。 r<)>k.] !  
}# cFr)4f  
解析Dump文件 8PRKSJ[@K  
@m`1Vq?O  
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。 y)//u:l  
77zfRSb+  
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 xZ=6  
%[l#S*)~  
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  b79z<D  
K^6fg,&  
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 "gIjU~'A  
$bo,m2)  
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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