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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 [pms>TQ2  
|5>A^a  
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。 A%EhRAy  
uUS~"\`fk  
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 V1P]pP  
?$)a[UnqX  
本文介绍一种在VS2003中检查内存泄漏的方法,供各位新人老手参考,在VC6中实现需要做一些变动,详情可自行参照相关资料。 <9H3d7%  
Q7pCF,;  
检查策略分析 vD2(M1Q  
S7j(4@  
首先,假定我们需要检测一个24小时运行的平台程序的内存泄漏情况,我们无法确定具体的内存泄漏速度,但是我们可以确定该程序在一定时间内(如10分钟)泄漏的内存量是接近的,设为L(eak)。 Lm!]m\LRZD  
ox<6qW  
考虑在10分钟的运行时间内程序新申请到的内存A(lloc),这部分内存其实包含了程序运行正常申请,并会在后续运行中进行释放的普通内存块N(ormal)和泄漏的内存L,即:A = N + L C:&Sk\   
wGMoh.GTh  
在后续的运行中,由于N部分不断的申请和释放,所以这部分的总量基本上是不变的,而L部分由于只申请而不释放,占用的内存总量将会越来越大。 ;*K;)C  
3;b)pQ~6CJ  
将这个结果放到运行时间轴上,现在我们观察程序运行中的20分钟,我们假定内存泄漏速度为dL/10分钟,时间轴如下: C&@'oLr  
1LFad>`  
D',7T=C   
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- yS K81`  
        Tn-2 Tn-1 Tn `tO t+>YWn  
@lM-+q(tl  
B]hRYU  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: ,;YNI  
3 u=\d)eq  
Tn点总的内存分配量 An = N + dL * n,N为正常分配内存,dL*n为内存泄漏量的总和,而Tn-1点的内存总量则为 An-1 = N + dL*(n-1)。注意,我们这里不考虑释放的内存量,仅考虑增加的内存量。因此很明显单位时间内的内存泄漏量 dL = An - An-1。 ~%tVb c  
g_PP 9S_?  
生成内存Dump文件的代码实现 VxOWv8}|  
gs0 jwI  
要完成如上的策略,我们首先需要能跟踪内存块的分配与释放情况,并且在运行时将分配情况保存到文件中,以便进行比较分析,所幸m$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: 1Cc91  
/xSJljexz  
包含内存追踪所需库 #N`MzmwS  
zGme}z;1@  
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。 KN@ [hb7%  
s hq +  
r 25VcY  
#ifdef _DEBUG LdOqV'&r  
        //for memory leak check \N0wf-qa=  
        #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 |0p@'X1  
        #include RwK6u-u#9  
        #include o=7e8l  
        #endif .|DrXJ \c  
5m@'( ] j  
qoT&N,/  
启动内存追踪 hX,RuI  
3y$6}Kp4?  
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。 ]n@T5*=  
EBWM8~Nm#  
_8SB+s*  
//enable leak check {{bwmNv"  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); IrRe6nf@K  
F `F|.TX  
Y1AZ%{^0a  
将结果输出指向dump文件 7uUq+dp  
+F,])p4,]i  
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: i,;a( Sy4  
SG~HzQ\%  
TXd6o=  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 D'moy*E  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, rkh%[o 9"/  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 .`u8(S+  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 sm?b,T/  
        报告级别即为warning) M4;M.zxJv  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 F;/^5T3wI  
fGH)Fgo`  
#u"@q< )  
保存内存Dump FP y}Wc*UA  
6]GHCyo  
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: st.{AEv@  
(-;(wCEE  
L>Ze*dt  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 "`S?q G  
        ...... toj5b;+4F  
        _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 vG)B}`M  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 04-@c  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); jpXbFWgN  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) GaJE(N  
        { VqD_FS;E  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 f]sR4mhO  
        //for next compare iz[IK%K  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); | "b|Q  
        } M/xm6  
        time_t now = time(0); WcXNc`x  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); ,\\=f#c=  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", < )_#6)z:  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 %PPy0RZ^  
ncVt (!c,e  
,'<NyA><  
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。 7^@ 1cA=S  
2=<,#7zlJ  
dump文件内容示例如下: } nIYNeP?D  
#;1RStb:zj  
&{#6Z  
Detected memory leaks! 5yJ~ q  
        Dumping objects -> J?E!\V&U  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. ]f`UflMO8  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 2h}FotlO  
        ... "NEKz  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. 4__HH~j?Q  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ]$.w I~J%  
        ... ^[+2P?^K  
        Object dump complete. ;Hp78!#,  
        0 bytes in 0 Free Blocks. )-iUUak  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. 5,O:"3>c  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. ZOppec1D  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. 9qzHy}A  
        0 bytes in 0 Client Blocks. A;^{%S  
        Largest number used: 220044 bytes. _ Fk^lDI-  
        Total allocations: 7838322 bytes. F7=\*U  
        10 16:29:14 snapshot dump. "*c&[ALw  
RZ9_*Lq7+  
YXF^4||j.c  
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。 >$3 =yw%  
uVX,[%*P  
解析Dump文件 _S* QIbO  
hr&UD|E=  
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。 "cOBEhn%l  
vZ6R>f  
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 P $r!u%W  
J!Rqm!)q  
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   LR4W  
n(n7"+B  
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 #!m^EqF1_  
*uxKI:rB:  
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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