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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 NUp,In_  
ZtPnHs.x  
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。 |];f?1  
.qAlPe L:  
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 V4>qR{5  
bj$VYS"kY  
本文介绍一种在VS2003中检查内存泄漏的方法,供各位新人老手参考,在VC6中实现需要做一些变动,详情可自行参照相关资料。 NGq@x%T  
 L$Yg*]\  
检查策略分析 .Mb<.R3  
`<x((@#  
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)。 Tw0GG8(c  
(N 0kTi]b  
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 Wi%e9r{hU  
U+2U#v=<  
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。 ~H~iKl}|7  
odaCKhdk  
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: L-z9n@=8\  
<7 R+p;y  
w+W! dM  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- vn(ji=  
        Tn-2 Tn-1 Tn xN CU5  
vtu!* 7m  
%(YU*Tf~  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: On*pI37(\  
$z48~nu@ j  
Tn点总的内存分配量 An = N + dL * n,N为正常分配内存,dL*n为内存泄漏量的总和,而Tn-1点的内存总量则为 An-1 = N + dL*(n-1)。注意,我们这里不考虑释放的内存量,仅考虑增加的内存量。因此很明显单位时间内的内存泄漏量 dL = An - An-1。 +]dh`8*8>1  
4Mck/i2  
生成内存Dump文件的代码实现 odsLFU(  
lV M )'m  
要完成如上的策略,我们首先需要能跟踪内存块的分配与释放情况,并且在运行时将分配情况保存到文件中,以便进行比较分析,所幸m$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,:Z  
-XNawpl`  
包含内存追踪所需库 aPR XK1  
u/ZV35z  
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。 EV.F/W h  
Xt9vTCox  
z`esst\aV  
#ifdef _DEBUG Or3GrZ!H  
        //for memory leak check T:=ST3#m  
        #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  Jk>!I\  
        #include + J` Qv,0  
        #include R8bKE(*rxj  
        #endif P1qQ)-J  
,+GS.]8<  
Hn sPXF'8g  
启动内存追踪 me  ,lE-  
Y5z5LG4  
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。 T-a [  
Y?#aUQc  
VKMgcfbHr/  
//enable leak check F_d>@-<  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); 1uco{JX<S  
U%r|hn3  
7KJ%-&L^  
将结果输出指向dump文件 )o`[wq  
7Q0vwKC8>  
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: vw w>]Z}  
Pe/8=+qO  
gN; E}AQt  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 AwtiV-w  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, ;Z.sK-NJ4  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 noZ!j>f{@l  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 !S#K6:  
        报告级别即为warning) 9Yhl q$;g  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 wK!7mZ  
PS$g *x  
YVLK X}$)(  
保存内存Dump 'l $ViNq;  
? J/NYV  
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: Jp"[` m  
X:mm<4  
]ONBr(M\  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 4w#:?Y _\[  
        ...... kgP6'`}E[  
        _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 U etI 4`  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 ]jSRO30H3<  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); :"'*1S*  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) `_e5pW=:>  
        { BVG.ZZR})  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 a[jNT$8  
        //for next compare q{l %k  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); x}~Z[bx  
        } ?tkl cYB  
        time_t now = time(0); 2"EaF^?\  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); xbz O' C  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", L KLLBrm:  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 E&dxM{`  
M>ntldV#g%  
g>QN9v})  
以上代码最好放在一个函数中由定时器定期触发,或者手动snapshot生成相等时间段的内存dump。 M44$E4a20  
qNWSDZQ  
dump文件内容示例如下: z\-/R9E/5-  
rP IAu[],g  
{ g4`>^;  
Detected memory leaks! Q%W>m0 %  
        Dumping objects -> d%:J-UtG"  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. 5[]Yxl  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 vr4{|5M  
        ... Q_`EKz;N{  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. $!^C|,CS  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 3Xm> 3  
        ...  S8O,{  
        Object dump complete. M7{_"9X{  
        0 bytes in 0 Free Blocks. _6 @GT  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. {E.A?yej9  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. ?3gf)g=  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. : . PRM+  
        0 bytes in 0 Client Blocks. nF]zd%h  
        Largest number used: 220044 bytes. ~-UO^$M-  
        Total allocations: 7838322 bytes. EY0,Q {  
        10 16:29:14 snapshot dump. vXg^K}a#  
I~4!8W-Y  
xT-`dS0u  
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。 K{:[0oIHc  
H.[nr:  
解析Dump文件 O*%5P5'p"{  
N~P1^x~  
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。 i:Gyi([C  
<fHN^O0TS  
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 rONz*ly|i  
*y', eB  
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 @}pcj2K#  
z pDc~ebh  
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 6{I6'+K~  
Y$9x !kV  
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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