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 a{xJ#_/6
{dxFd-K3
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。 vb^fx$V
rN9qH
所以学会如何防止并检查内存泄漏,是一个合格的c++程序员必须具备的能力。但是由于内存泄漏是程序运行并满足一定条件时才会发生,直接从代码中查出泄漏原因的难度较大,而且一旦内存泄漏发生在多线程程序中,从大量的代码中要靠人工找出泄漏原因,无论对新人还是老手都是一场噩梦 9]v,3'QI
X$UK;O
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。 ?3~t%Q`
vb[0H{TT2
检查策略分析 '9!_:3[d\]
0J+WCm`
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)。 g7! LX[
C<_\{de|9
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 xT 06*wQ
&pY'
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。 Movm1*&=
^'=[+
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: ))AxU!*.
l<1zLA~G
]$drBk86bh
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- z-MQGqxR
Tn-2 Tn-1 Tn _".h(
{ENd]@N*
+rv##Z
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: LF7 }gQs
^
l :{q I#Q
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。 :m`D
t*= nI $
生成内存Dump文件的代码实现 >c_fUX={
oJD]h/fQs
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$已经为我们提供了一整套手段,可以方便地进行内存追踪。具体实现步骤如下: /W .s1N
x_~_/&X5
包含内存追踪所需库 z6)N![X
Lk|`\I
T
在StdAfx.h中添加如下代码,注意必须定义宏_CRTDBG_MAP_ALLOC,否则后续dump文件将缺少内存块的代码位置。 f+9WGNpw
E"'u2jEG^
pyV`O[
#ifdef _DEBUG #M~yt`R~
//for memory leak check +\ftSm>
#define _CRTDBG_MAP_ALLOC //使生成的内存dump包含内存块分配的具体代码为止 s=:)!M.i
#include 6hj[/O)E
#include [s$x"Ex
#endif ?;oJ=.T
`xx.,;S
pnuo;r s
启动内存追踪 (W#CDw<ja
4 xqzdR_
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。 :4AIYk=q
CmXLD} L_x
pfZ[YC-
//enable leak check FdE?uw
_CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); hrnE5=iY
m!KEK\5M?
NxF:s,a6
将结果输出指向dump文件 W! $U{=
|Ogh-<|<
由于默认情况下,内存泄漏的dump内容是输出到vs的debug输出窗口,但是对于服务类程序肯定没法开着vs的debug模式来追踪内存泄漏,所以必须将dump内容的输出转到dump文件中。在程序中添加如下部分: 1qR$ Yr\
k6"(\d9o
Pm6U:RL
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 R +@|#!
hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, MhA4C 8
NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 Pl=)eq YY
_CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 1Du5Z9AM
报告级别即为warning) "Bwz
Fh
_CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 4!Radl3`
&Z>??|f
\)5mO 8w
保存内存Dump aAe`o2Xs
<.Zh{"$qo
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: OK v2..8
J-/w{T8:
9{4oz<U
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 +%j27~R>D
...... ,vLQx\m{
_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 cWo>DuW&
//以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 4L:O0Ggz}
_CrtMemCheckpoint( &s2 ); ~S<aIk0l
if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) hiibPc?I
{ z2{y<a9;?
_CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 mKu,7nMvF
//for next compare -BP10-V
_CrtMemCheckpoint( &s1 ); Ms +ekY)
} $1 B?@~&
time_t now = time(0); 0R? @JC
struct tm *nowTime = localtime(&now); h! uyTgq
_RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", Y=|p}>.}
nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 %\HE1d5;
U"/T`f'H z
^[.}DNR95(
以上代码最好放在一个函数中由定时器定期触发,或者手动snapshot生成相等时间段的内存dump。 Q>Klkd5(
.`~?w+ ~
dump文件内容示例如下: tl /i
Odwf7>
YvN]7tcb
Detected memory leaks! 'k]~Q{K$
Dumping objects -> e YP^.U)
{20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. 3O;H&
Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 1K#[Ef4
... OqS!y(
(
d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. im9w|P 5
Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 E oixw8hz
... f.$[?Fi
Object dump complete. qE2VUEv5Y
0 bytes in 0 Free Blocks. pTGGJ,
215968 bytes in 876 Normal Blocks.
3#$X
0 bytes in 0 CRT Blocks. R~iv%+
0 bytes in 0 Ignore Blocks. IagM#}m@
0 bytes in 0 Client Blocks. B-_b.4ND)
Largest number used: 220044 bytes. ]B;`Jf
Total allocations: 7838322 bytes. OS`jttU@
10 16:29:14 snapshot dump. l'q%bi=f
sgP{A}4 W
CR23$<FC
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。 f8[O]MrO;
;G}
解析Dump文件 ,x1OQ jtY
{H(l"KuL
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。 .xwskzJ3
pTi7Xy!Cw
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 9tv,,I;iU
bwhH2 ^ !
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 "[P3b"=gW
MG=8`J-`
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 O'IU1sU
Q<u?BA/
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。