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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 0MI4"<  
/rIyW?& f  
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#nwoHN  
w7@TM%nS  
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 85T"(HhT  
yT~rql  
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。 ~ \]?5 nj  
l+a1`O  
检查策略分析 L</k+a?H!  
hYht8?6}m  
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)。 {vq| 0t\-  
u*T( n s l  
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 M u i\E  
O joa3  
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。 ]t0St~qUL)  
o(k{Ed  
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: VIHuo,  
ZZn$N-  
7 x'2  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- uOO\!Hqq  
        Tn-2 Tn-1 Tn ysj5/wtO0  
apOa E7|  
Q+oV? S3{  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: JC MUK<CG  
=%B5TBG  
Tn点总的内存分配量 An = N + dL * n,N为正常分配内存,dL*n为内存泄漏量的总和,而Tn-1点的内存总量则为 An-1 = N + dL*(n-1)。注意,我们这里不考虑释放的内存量,仅考虑增加的内存量。因此很明显单位时间内的内存泄漏量 dL = An - An-1。 6_s(Kx>j  
|M&4[ka}  
生成内存Dump文件的代码实现 zM,r0Z  
C-@[=  
要完成如上的策略,我们首先需要能跟踪内存块的分配与释放情况,并且在运行时将分配情况保存到文件中,以便进行比较分析,所幸m$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: .* )e24`  
.P <3+  
包含内存追踪所需库 *`q?`#1&&.  
", p5}}/  
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。 0|Xz-Y  
N=PSr4  
EE^x34&=  
#ifdef _DEBUG kuI~lBWI  
        //for memory leak check /&c2O X|Z  
        #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 g#MLA5%=u  
        #include Gp{,v  
        #include p$t|eu  
        #endif q;}iW:r&Q  
j4<K0-?  
Xhq7)/jp  
启动内存追踪 NS65F7<&  
P(3k1SM  
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。 [#9i@40  
WfD fj  
EV?U !O  
//enable leak check T](}jQxj`  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); g)5mr:\  
\BuyJskE  
^)wKS]BQ..  
将结果输出指向dump文件 zak|* _  
=ecLzk"+F  
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: |r*)U(c`  
'4nJ*Xa  
p- a{6<h  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 ~o>Gm>5!HH  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, L R\LC6kM  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 drMMf[  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 H %c6I  
        报告级别即为warning) {#:31)P  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 M.K^W`  
XC5/$3'M&  
$&=xw _  
保存内存Dump 8PzGUn;\  
fZezDm(Q  
完成了以上的设置,我们就可以在程序中添加如下代码,输出内存dump到指定的dump文件中: 6Cz O ztn  
pB4Uc<e  
@)BO`;*$fF  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 r\d(*q3B  
        ...... S3:AitGJ  
        _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 zs~Tu  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 Kv(R|d6Lp  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); }DXG;L  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) ~ ;LzTL  
        { 'f!U[Qatg  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 NJ)Dw`|%|)  
        //for next compare ~ney~Pz_  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); xZP*%yM  
        } f4fBUZ^ A  
        time_t now = time(0); f-G)pHm  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); 'L7qf'RV  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", SIV !8mz  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 'S1u@p,q  
G[\TbPh  
#]x3(}3W  
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。 VJ=>2'I  
 kDE-GX"Y  
dump文件内容示例如下: ~\mh\a&  
ujRXAN@mC  
+4.s4&f)  
Detected memory leaks! :{#O   
        Dumping objects -> +]s,VSL5`  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. S~i9~jA  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 GPGE7X'  
        ... 0muC4  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. v!8=B21  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 t&xoi7!$  
        ... Y@`uBB[  
        Object dump complete. U fyhd  
        0 bytes in 0 Free Blocks. c 3O/#*  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. F?|Efpzow?  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. *m}8L%<HT  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. HMCLJ/  
        0 bytes in 0 Client Blocks. W|7|XO  
        Largest number used: 220044 bytes. \c -m\|  
        Total allocations: 7838322 bytes. `R$i|,9 )  
        10 16:29:14 snapshot dump. Vw1>d+<~-)  
}! EVf  
'< U&8?S  
上面红色部分即为用户代码中分配而未释放的内存块位置。 -BH/)$-$  
jZ |M$I3*  
解析Dump文件 B=!!R]dxA  
W!wof- 1  
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。 J(l\VvK  
:YI5O/gsk?  
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 =3 .dgtH  
u<Kowt<ci  
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*+~(83k  
.`}TND~  
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 @"@|O>KJ  
q1T)H2S  
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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