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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 YHr<`Q</  
O9F#gO|!  
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。 Dz+R Q`Vn  
n/IDq$/P  
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 r-o6I:y  
!Ly1!;<  
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。 j,#R?Ig  
m`8tHHF  
检查策略分析 G)\6W#de4  
KT8]/T`U  
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)。 &qZ:"k  
@fSqGsSk  
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 ,YmTx  
)X-TJ+d  
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。 mOx>p"n  
~ *P9_<  
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: U6oab9C?k  
E)F"!56lV  
If(IG]>`D  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- +IfU 5&5<  
        Tn-2 Tn-1 Tn ~kPZh1n`  
$ -f(.S  
j~Ubpf  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: M hg_z.Z  
r$-]NYPi  
Tn点总的内存分配量 An = N + dL * n,N为正常分配内存,dL*n为内存泄漏量的总和,而Tn-1点的内存总量则为 An-1 = N + dL*(n-1)。注意,我们这里不考虑释放的内存量,仅考虑增加的内存量。因此很明显单位时间内的内存泄漏量 dL = An - An-1。 vm"dE4W=  
:@+@vM;gh  
生成内存Dump文件的代码实现 0G/_"} @  
)UG<KcdI  
要完成如上的策略,我们首先需要能跟踪内存块的分配与释放情况,并且在运行时将分配情况保存到文件中,以便进行比较分析,所幸m$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: MIwkFI8  
!,>9?(  
包含内存追踪所需库 I`EgR?5 `  
PiwI.c  
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。 % ck/ Z  
<2 S?QgR,  
8BwJWxBQ  
#ifdef _DEBUG h-[FUPfuw  
        //for memory leak check Mhze !!  
        #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 `.h+=3  
        #include JV9Ft,xk  
        #include X.!|#FWb+  
        #endif !Ql&Ls  
z c, Q  
lDhuL;9e  
启动内存追踪 }K\m.+%=d  
< 5#}EiT5  
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。 { Sn J  
HCKj8-*  
Oe}6jcb6&  
//enable leak check b n<}  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); {V~G r  
5R7DD5c[  
_ ?Z :m  
将结果输出指向dump文件 *Ldno`1O  
C8.MoFfhe  
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: =qVD"Z]z  
?]u=5gqUU  
{H%1sI  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 0CRk&_ht  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, ~b.e9FhdA  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 S4BU!  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 w@ =Uf7  
        报告级别即为warning) Og~3eL[1%C  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 au 5qbP  
;p'Ej'E  
%{M&"Mv  
保存内存Dump :0RfA%  
yjxv D  
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: 96 !e:TU  
q%A.)1<'_  
lGtTZ cg  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 4Fpu68y  
        ...... Vtr5<:eEx  
        _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 S^4T#/  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 p/!P kKJ  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); (}LLk +  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) 5Mq7l$]h$  
        { z wJ Vi9sO  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 =HkB>w)h  
        //for next compare x4vowF  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); ..hD_k  
        } _lj&}>l  
        time_t now = time(0); :Pf2oQ  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); l TRQ/B  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", Zm!5X9^!  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 csay\Q{  
k3B-;%3I;  
;J3 (EB  
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。 )mw&e}jRV  
!%4&O  
dump文件内容示例如下: q k+(Ccl  
}hv" ku6!  
'+ cPx\4  
Detected memory leaks! B#U:6Ty  
        Dumping objects -> #$[}JiuL/  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. 5?n@.hcL  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00  rVo?I  
        ... NYcF]K}[  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. kX^Y{73  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 78 W&  
        ... #ig* !  
        Object dump complete. <^(g<B`>  
        0 bytes in 0 Free Blocks. &.}Z j*BD  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. Cs ND:m  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. Tp?l;DU  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. EFb"{L  
        0 bytes in 0 Client Blocks. (G 3S+T 9  
        Largest number used: 220044 bytes. u9}k^W)E  
        Total allocations: 7838322 bytes. 'P^6H$0  
        10 16:29:14 snapshot dump. %>G(2)Fb\\  
>1n[Y- r  
H(TY.  
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。 ]TmxCTVL  
=icynW^Fr  
解析Dump文件 z3:tSjF  
 e ):rr*  
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。 B:Xmc,|,  
7#BU d/  
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 ()>,L? y  
?yq1\G)]  
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 .s !qf!{V`  
eBW=bK~[VP  
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 !w9w{dtW=  
?A4t &4  
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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