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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 `s.y!(`q  
6@ nEcr  
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。 =b6Q2s,i  
92S<TAdPP  
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 CjD2FnjT  
I|08[ mO  
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。 yA6"8fr  
K 0b(D8!  
检查策略分析 2N>:GwN  
!$fBo3!B_8  
首先,假定我们需要检测一个24小时运行的平台程序的内存泄漏情况,我们无法确定具体的内存泄漏速度,但是我们可以确定该程序在一定时间内(如10分钟)泄漏的内存量是接近的,设为L(eak)。 ?z?IEj}  
OI1&Z4Lx  
考虑在10分钟的运行时间内程序新申请到的内存A(lloc),这部分内存其实包含了程序运行正常申请,并会在后续运行中进行释放的普通内存块N(ormal)和泄漏的内存L,即:A = N + L t\'URpa+5%  
3VcG /rf  
在后续的运行中,由于N部分不断的申请和释放,所以这部分的总量基本上是不变的,而L部分由于只申请而不释放,占用的内存总量将会越来越大。 I]zCsT.  
) |*HkdF`  
将这个结果放到运行时间轴上,现在我们观察程序运行中的20分钟,我们假定内存泄漏速度为dL/10分钟,时间轴如下: y%z$_V]  
|2^cPnv?G&  
U@i+XZc"S  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- w+[r$+z!k  
        Tn-2 Tn-1 Tn I>fEwMk~  
M$|^?U>cm  
#lF8"@)a-$  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: s,lrw~17  
R5|c4v{B  
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。 eB5; wH  
k;q|pQ[  
生成内存Dump文件的代码实现 Xul<,U~w6  
c"6<p5j!  
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$已经为我们提供了一整套手段,可以方便地进行内存追踪。具体实现步骤如下: ,7<5dIdZ  
ECQ>VeP  
包含内存追踪所需库 <Ms,0YKx  
3~"G27,  
在StdAfx.h中添加如下代码,注意必须定义宏_CRTDBG_MAP_ALLOC,否则后续dump文件将缺少内存块的代码位置。 cgml^k\k^  
c:4 i&|n  
`WX @1]m  
#ifdef _DEBUG TLw.rEN!;  
        //for memory leak check >f74]J=V  
        #define _CRTDBG_MAP_ALLOC //使生成的内存dump包含内存块分配的具体代码为止 W}XDzR'<  
        #include 7H9&\ur9+  
        #include "1WwSh}Z  
        #endif /tDwgxJ  
4IIe1 .{  
x2(hp  
启动内存追踪 F0])g  
wwk=*X-8  
上述步骤完成后,则可以在应用程序启动处添加如下代码,启动内存追踪,启动后程序将自动检测内存的分配与释放情况,并允许将结果输出。 5Z1b9.;.,  
Y!"LrkC  
QGn3xM66  
//enable leak check 9qIjs$g  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); K+2<{qwh  
[3}m|W<  
l/#;GYB]  
将结果输出指向dump文件 48W$ ,  
p^MV< }kk  
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: 8<{)|GoqB  
]u G9WT6l  
L;wzvz\+  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 hZ[,.  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, M9M~[[   
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 R:fERj<s  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 SI^!e1@M[  
        报告级别即为warning) l'y)L@|Qrh  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 ?45bvkCT  
 2tMe#V  
0 z.oPV@  
保存内存Dump sWa`-gc  
ko2?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: luY#l!mx3  
<y7nGXzLK  
7vF+Di(B  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 Rm>AU=  
        ...... Xy5#wDRC  
        _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 NI,i)OSEN  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 Eg$ I  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); GHaD32  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) XOe)tz L  
        { 4"at~K` Q  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 Py_yIwQqg  
        //for next compare `O/1aW1  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); 4,4S5u[|  
        } }%x2Z{VF  
        time_t now = time(0); I!Z=3 $,  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); FhpS#, Y$  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", 1P;J%.{  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 /g(WCKva  
ps[HvV"  
t<h[Lb%{T4  
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。 {DlQTgP  
q|r^)0W  
dump文件内容示例如下: % 8u97f W  
Ymt.>8L  
(_1(<Jw  
Detected memory leaks! 6&xpS9  
        Dumping objects -> z0!k  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. b\^X1eo  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 = hL;Q@inb  
        ... ~XU%_Hz  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. y=.`:EB9b  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ktF\f[  
        ... vLCyT=OB`  
        Object dump complete. ,6@s N'c  
        0 bytes in 0 Free Blocks. %dn!$[D@  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. z{$2bV  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. w>S;}[fM  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. )d(F]uV:y  
        0 bytes in 0 Client Blocks. \Hb"bv  
        Largest number used: 220044 bytes. S*PcK>  
        Total allocations: 7838322 bytes. bAOL<0RS9`  
        10 16:29:14 snapshot dump. @-zL"%%dw'  
N_L~oX_  
_Fe%Ek1Yy  
上面红色部分即为用户代码中分配而未释放的内存块位置。 bbNN$-S|  
1z IX $A  
解析Dump文件 )IBvm1  
S@4p.NMU  
前面我们已经通过dump文件获取到各时刻点的内存dump,根据前面的分析策略,我们只需要将第n次dump的内存块分配情况An,与第n-1次dump内存块分配情况An-1作比较,即可定位到发生内存泄漏的位置。由于dump文件一般容量巨大,*人工进行对比几乎不可能,所以仅介绍比较的思路,各位需要自行制作小工具进行处理。 IX+!+XC"U  
Q%>6u@'  
1、提取两个相邻时间点的dump文件D1和D2,设D1是D2之前的dump D`hl}  
D`c&Q4$:  
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 o{]2W `0r  
Y[sBVz'j5  
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 +-2W{lX  
'< =77yDg  
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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