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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 wSMP^kG  
'<35XjW  
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。 w/`I2uYu  
J,bE[52  
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 > %~%O`+  
-R[ *S "  
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。  3O:gZRxK  
DhL]\ 4  
检查策略分析 _FET$$>z N  
x[,HK{U|t  
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-:a5Kz!  
PV*U4aP  
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 (>E 70|T  
%z(nZ%,Z  
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。 2^}E!(<  
KKz{a{ePY%  
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: XkWO-L  
86s.qPB0  
pL {h1^O}  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- ?~;8Y=O  
        Tn-2 Tn-1 Tn =c-,uW11[  
S9$*w!W  
i U^tv_1  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: p#~Dq(Q  
J~6-}z   
Tn点总的内存分配量 An = N + dL * n,N为正常分配内存,dL*n为内存泄漏量的总和,而Tn-1点的内存总量则为 An-1 = N + dL*(n-1)。注意,我们这里不考虑释放的内存量,仅考虑增加的内存量。因此很明显单位时间内的内存泄漏量 dL = An - An-1。 Q.q'pJ-  
ov{  
生成内存Dump文件的代码实现 yX}riXe  
1Qi5t?{  
要完成如上的策略,我们首先需要能跟踪内存块的分配与释放情况,并且在运行时将分配情况保存到文件中,以便进行比较分析,所幸m$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: O43emL3  
[f'V pId8  
包含内存追踪所需库 A{5^A)$  
p?mQ\O8F  
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。 ZYy,gu<  
'nOc_b0  
?F@0"qi  
#ifdef _DEBUG ]*8K4n G  
        //for memory leak check T9@W,0#  
        #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 #|\NG  
        #include nMK,g>wp  
        #include NArql  
        #endif TNA?fm  
^6*2a(S&  
y{.s 4NT  
启动内存追踪 O<&8 gk~  
mCa [?  
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。 vjy59m  
U2=PmS P  
RJ ,a}w[9  
//enable leak check w`kn!k8  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); y#'|=0vTvP  
]UR@V;JG  
xwZcO  
将结果输出指向dump文件 vZHm'  
`u%`N j  
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: oT5 N_\  
iRo/~(  
qSRE)C=)  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 [NE:$@  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, - J9K  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 r Z0+mS'/G  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 ^-, aB  
        报告级别即为warning) B|Y6;4?  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 }B=`nbgIG7  
_raj b1!  
.w/_Om4T*b  
保存内存Dump eIEr\X4\~~  
('qu#.'  
完成了以上的设置,我们就可以在程序中添加如下代码,输出内存dump到指定的dump文件中: DYJ F6O  
q[l!kC+Eh  
A.a UWh  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 VCzmTnD  
        ...... J. ;9-  
        _CrtDumpMemoryLeaks();//Dump从程序开始运行到该时刻点,已分配而未释放的内存,即前述An 7!0~sf9A  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 9%>GOY  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); j[z o~Y4z  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) c2aX_ "  
        { Q`nsL)J  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 Sm6hyZFy  
        //for next compare %F'*0<  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); 6I0G.N  
        } iElE-g@Ws  
        time_t now = time(0); /&g5f4[|p  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); |{ E\ 2U  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", [<;4$}f\  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 K:PPZ|  
Pqe{C?7B  
ZJCD)?]=3  
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。 V87?J w%2  
>syQDB  
dump文件内容示例如下: M=Y}w?  
0^l|W|.Z  
r|U'2+vn  
Detected memory leaks! Bvke@|]kW  
        Dumping objects -> S+03aJNN#  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. =|)W#x9=  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 =YZyH4eI  
        ... %d..L-`]ET  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. &/K:zWk3mx  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 6#egy|("nF  
        ... }}AooziH9  
        Object dump complete. `m N*"1p-  
        0 bytes in 0 Free Blocks. 5,3Yt~\m  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. 9G7lPK  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. Gw3H1:yo  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. JI{|8)S  
        0 bytes in 0 Client Blocks. jfxW9][   
        Largest number used: 220044 bytes. OGgP~hd  
        Total allocations: 7838322 bytes. 9.F+)y@  
        10 16:29:14 snapshot dump. 9|Z25_sS  
>Qk4AMIO  
i *W9 4  
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。 e0i&?m  
yDwG,)m 4s  
解析Dump文件 ghXh nxG  
a@[y)xa$Z  
前面我们已经通过dump文件获取到各时刻点的内存dump,根据前面的分析策略,我们只需要将第n次dump的内存块分配情况An,与第n-1次dump内存块分配情况An-1作比较,即可定位到发生内存泄漏的位置。由于dump文件一般容量巨大,*人工进行对比几乎不可能,所以仅介绍比较的思路,各位需要自行制作小工具进行处理。 oz!;sj{,D  
4%h@K(iN  
1、提取两个相邻时间点的dump文件D1和D2,设D1是D2之前的dump GEr]zMYG[A  
Jvysvi{8  
2、各自提取dump文件中用户代码分配的内存块(即有明确代码位置,而且为normal block的内存块),分别根据内存块ID(如“d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705}”红色部分)保存在列表L1和L2 m"MTw@}SJ;  
}R.<\  
3、遍历列表L2,记录内存块ID没有在L1中出现过的内存块,这些内存块即为可能泄漏的内存 &. sfu$]  
sq6|J])GgU  
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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