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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 *^u5?{$l(  
aNCIh@m~  
空间,也产生了代代相传的内存泄漏问题。对于新手来说,最常犯的错误就是new出一个对象而忘记释放,对于一般小应用程序来说,一点内存空间不算什么。但是当内存泄漏问题出现在需要24小时运行的平台类程序上的时候,将会使系统可用内存飞速减少,最后耗尽系统资源,导致系统崩溃。 6(}8[i:  
f+huhJS5e  
所以学会如何防止并检查内存泄漏,是一个合格的c++程序员必须具备的能力。但是由于内存泄漏是程序运行并满足一定条件时才会发生,直接从代码中查出泄漏原因的难度较大,而且一旦内存泄漏发生在多线程程序中,从大量的代码中要靠人工找出泄漏原因,无论对新人还是老手都是一场噩梦 gI^*O@Q4{b  
.gWYKZM  
本文介绍一种在VS2003中检查内存泄漏的方法,供各位新人老手参考,在VC6中实现需要做一些变动,详情可自行参照相关资料。 y85/qg) H^  
#SRGVa`x  
检查策略分析 ZOG6  
]f q.r  
首先,假定我们需要检测一个24小时运行的平台程序的内存泄漏情况,我们无法确定具体的内存泄漏速度,但是我们可以确定该程序在一定时间内(如10分钟)泄漏的内存量是接近的,设为L(eak)。 j{9sn,<:  
x AD:Z "  
考虑在10分钟的运行时间内程序新申请到的内存A(lloc),这部分内存其实包含了程序运行正常申请,并会在后续运行中进行释放的普通内存块N(ormal)和泄漏的内存L,即:A = N + L nV%1/e"5  
BS;_l"?  
在后续的运行中,由于N部分不断的申请和释放,所以这部分的总量基本上是不变的,而L部分由于只申请而不释放,占用的内存总量将会越来越大。 b#^UP  
; ,]T|> M  
将这个结果放到运行时间轴上,现在我们观察程序运行中的20分钟,我们假定内存泄漏速度为dL/10分钟,时间轴如下: j xr~cp?4  
i4N '[ P}  
dg 4 QA_"  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- :- ydsR/  
        Tn-2 Tn-1 Tn _S#uxgL<  
<gKT7ONtg  
b^\u P  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: Ed)t87E  
><[($Gq`g  
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。 ,P<n\(DQ  
Kuy,qZv!"  
生成内存Dump文件的代码实现 P/?`  
"el}@  
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$已经为我们提供了一整套手段,可以方便地进行内存追踪。具体实现步骤如下: ?y7x#_Exc  
Jn. WbS  
包含内存追踪所需库 g~Zel}h#  
,\f!e#d  
在StdAfx.h中添加如下代码,注意必须定义宏_CRTDBG_MAP_ALLOC,否则后续dump文件将缺少内存块的代码位置。 `Q*L!/K+  
nmVL%66K  
{ CkxUec  
#ifdef _DEBUG <w.W[ak  
        //for memory leak check V 3-5:z  
        #define _CRTDBG_MAP_ALLOC //使生成的内存dump包含内存块分配的具体代码为止 b$+.}&M  
        #include 0Q=4{*:?  
        #include A5zT^!`[  
        #endif 'tp1|n/1  
vO"Sy{)Z>  
Z| Z447_  
启动内存追踪 !t6:uC7H  
ayuj)]b  
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。 A_}F  
x(7K=K']  
o@r+Y  
//enable leak check e qQAst#~  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); m#mM2Guxe  
!h{qO&ZH=  
2`Xy}9N/Y  
将结果输出指向dump文件 z)r)w?A  
bH&Cbme90-  
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: w3c[t~R8  
DJ;G0*  
d$/BF&n  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 U&|=dH]-  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, GM{m(Y  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 ^Pf FW  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 jAmAT /1  
        报告级别即为warning) `(?E-~#'  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 52BlFBNV  
1_THBL26d  
S,EXc^A7  
保存内存Dump veg\A+:'  
EUU9JnQhBJ  
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: PBb@J'b  
1K&z64Q5J  
[J0L7p*6  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 Y!v `0z  
        ...... .OVIQxf  
        _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 nM1U=Du  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 I3D8xl>P\  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); q 4PRc<\^  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) hVI $r  
        { Y(ly0U}  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 2:Q9g ru  
        //for next compare f7}/ {}g  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); Z}TuVE  
        } c$Js<[1  
        time_t now = time(0); ?&ThMWl  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); jm'(t=Ze  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", SJ;u,XyWn  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 a1]k(AuQrC  
*;8tj5du  
oorit  
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。 ^wCjMi(sj  
PmO utYV  
dump文件内容示例如下:  d>}pz  
W`K XO|'p@  
r}MXXn,f  
Detected memory leaks! ` ZXX[&C  
        Dumping objects -> "?hEGJ;m"  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. F`3c uL[N  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 dX: (%_Mn  
        ... 5b R;R{:x  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. R3<>]/1p|P  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ~xpU<Pd*  
        ... hV])\t=yf  
        Object dump complete. G0Smss=K  
        0 bytes in 0 Free Blocks. E8u :Fg s  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. I4ZL +a  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. N\1!)b  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. &/}]9 #  
        0 bytes in 0 Client Blocks. Xy:'f".M~\  
        Largest number used: 220044 bytes. y!;rY1  
        Total allocations: 7838322 bytes. h S}?"ST|  
        10 16:29:14 snapshot dump. [WnX'R R  
A!No:?S  
}:7'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。 ?2_Oa%M  
3'8B rK  
解析Dump文件 *+re2O)Eh'  
wGD".CS0  
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。 x'@0]f.  
tbF>"?FY/  
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 Nt9M$?\P  
A1zM$ wDU  
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 *x2+sgSf_0  
|X k'd@<  
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 _>%P};G{>  
2i*-ET  
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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