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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 ia6%>^  
?5-Y'(r  
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。 ]-]K4*{   
f9ux+XQk9  
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 k+b!Lw!L  
jwhc;y  
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。 dxfF.\BFDn  
/vO8s??  
检查策略分析 8T-/G9u  
cuzU*QW"g  
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)。 rO4R6A  
/6",#B}%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 |7ct2o~un  
xU<WUfS1  
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。 W>W b|W  
HueGARS  
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: ;+C2P@M  
|I \&r[J  
j.or:nF  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- 4~<78r5m  
        Tn-2 Tn-1 Tn c@f?0|66M  
%n?&#_G|  
;GQCq@)-  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: t@r>GHO  
~(aMKB  
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。 ~i_YrTp  
@%iZT4`Ejf  
生成内存Dump文件的代码实现 69< <pm,m  
pY.R?\  
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$已经为我们提供了一整套手段,可以方便地进行内存追踪。具体实现步骤如下: Kcl~cIh77  
o0ky]9 P  
包含内存追踪所需库 5?l8;xe`{f  
x Zp`  
在StdAfx.h中添加如下代码,注意必须定义宏_CRTDBG_MAP_ALLOC,否则后续dump文件将缺少内存块的代码位置。 gi {rqM  
k4T`{s}e  
KEfN!6  
#ifdef _DEBUG Uzh#z eZ`<  
        //for memory leak check Z;/QB6|%  
        #define _CRTDBG_MAP_ALLOC //使生成的内存dump包含内存块分配的具体代码为止 Y]!WPJ`f2  
        #include zD^*->`p  
        #include Aq 5CF`e{  
        #endif R ?62g H  
{:;6 *W  
c o 8bnH  
启动内存追踪 (fNG51h!  
qkXnpv  
上述步骤完成后,则可以在应用程序启动处添加如下代码,启动内存追踪,启动后程序将自动检测内存的分配与释放情况,并允许将结果输出。 l(A)Gd5>  
<=nOyT9  
2 o)8'Lp  
//enable leak check d)>b/0CZ  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); A_8Xhem${  
Q l#y7HW  
/aV;EkyO,  
将结果输出指向dump文件 5]f6YlJZ  
?kM2/a"{G  
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: 5nV IC3N+1  
'8w}m8{y  
WU$l@:Yo  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 Kj53"eW  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ,  #nq$^H  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 "%(SLQOyy  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 3s\}|LqX#  
        报告级别即为warning) 0ZM#..3sI  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 43.Q);4  
~Z`Cu~7  
=O%Hf bx  
保存内存Dump ;IOM3'5 T@  
J5!-<oJ/  
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: d%Ls'[Y^_0  
6%^A6U  
3d`u!i?/  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 2WK c;?  
        ...... C;3  
        _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 v\lKY*@f  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 ZS<`.L6B3  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); &j}:8Tst  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) 0^3n#7m;K  
        { ?zuKVi? I  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 ;#bDz}|\AN  
        //for next compare ~2;\)/E\  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); &#zx/$  
        } O70#lvsM;  
        time_t now = time(0); V]Rt[l]  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); 4#,,_\r  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", ~KQiNkA\|l  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 vRh)o1u)  
&gF9VY  
4V&(w, zl  
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。 \`0s %F:V}  
0qq>(K[  
dump文件内容示例如下: 1'!D   
a9u2Wlz  
m[CyvcF*u  
Detected memory leaks! KV)if'  
        Dumping objects -> WjBH2v  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. X[!S7[d-y  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 ^z`d 2it  
        ...  p9 G{Q  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. m3~_uc/+D  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 O"X:3srJ`  
        ... M._;3_)%/  
        Object dump complete. ]O>AD 6P  
        0 bytes in 0 Free Blocks. '|<r[K  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. .}5qi;CA  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. ~h:(9q8NLC  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. v@4vitbG9  
        0 bytes in 0 Client Blocks. :='I>Gn  
        Largest number used: 220044 bytes. yl&s!I  
        Total allocations: 7838322 bytes. JEs@ky?{z  
        10 16:29:14 snapshot dump.  {FX]1:  
BRa9j:_b  
D\Y,2!I  
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。 n[B[hAT  
gFd*\Dk  
解析Dump文件 |c>.xt~  
c^rWS&)P  
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。 Zoy)2E{  
18Vn[}]"  
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 6L;]5)#  
*aJO5&w<T  
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  |e<$  
9 p,O>I  
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 T^F83Py<  
S['cX ~  
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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