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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 sW%U3,j  
[ bv>(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。 ?>47!):-*  
#"|Y"#@k  
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 arf`%9M  
{E!"^^0`  
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。 1M&n=s _  
a&YD4DQ05  
检查策略分析 }>:v  
$-""=O|"   
首先,假定我们需要检测一个24小时运行的平台程序的内存泄漏情况,我们无法确定具体的内存泄漏速度,但是我们可以确定该程序在一定时间内(如10分钟)泄漏的内存量是接近的,设为L(eak)。 ~7PPB|XY  
w-Zb($_  
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 /7Z0|Zw]  
#5HJW[9  
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。 c_b^t09  
?8wFT!J  
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: ]/;0  
<qH>[ \  
CL/8p;  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- K~$o2a e  
        Tn-2 Tn-1 Tn )fSQTbB;0  
k,0RpE  
PN0l#[{EN  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: N*JWd  
.Ajs0 T2  
Tn点总的内存分配量 An = N + dL * n,N为正常分配内存,dL*n为内存泄漏量的总和,而Tn-1点的内存总量则为 An-1 = N + dL*(n-1)。注意,我们这里不考虑释放的内存量,仅考虑增加的内存量。因此很明显单位时间内的内存泄漏量 dL = An - An-1。 Nt42v  
*LJN2;  
生成内存Dump文件的代码实现 s+?r4t3H!  
kJIKULf  
要完成如上的策略,我们首先需要能跟踪内存块的分配与释放情况,并且在运行时将分配情况保存到文件中,以便进行比较分析,所幸m$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: k)\Yl`4au  
O?Xg%k#  
包含内存追踪所需库 Z[8{V  
YIs(Q  
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。 Qg  
_$/(l4\T[  
k^gnOU;  
#ifdef _DEBUG Qz&I~7aoyV  
        //for memory leak check ;;BQuG  
        #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 xy`aR< L  
        #include C/dqCUX:  
        #include bG nBV7b  
        #endif =g' 7 xA  
H~RWM'_  
$oK,&_  
启动内存追踪 .(Q3M0.D  
"PGEiLY  
上述步骤完成后,则可以在应用程序启动处添加如下代码,启动内存追踪,启动后程序将自动检测内存的分配与释放情况,并允许将结果输出。 ==I:>+_ ^|  
DV +DJcF  
#9z\Wblr  
//enable leak check ry}CND(nB  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); V ea>T^  
 !pl<  
h$|K vS  
将结果输出指向dump文件 xin<.)!E  
(A`/3Aq+  
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: 4A0R07"  
e#L/  
7dI+aJ  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 y|V/xm+Fp  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, 0[}"b(O{  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 Md'd=Y_0  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 7QL>f5Q  
        报告级别即为warning) kV"';a  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 ch,<4E/c[R  
c:"*MM RC  
k!O#6Z  
保存内存Dump 7~TE=t  
t6_6Bl:  
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: ?1}1uJMj-  
j['Z|Am"l  
pgT{#[=>  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 &!J X  
        ...... R{)Sv| +`  
        _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 Y cE:KRy  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 c ;`  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); 7 }(LO^,A  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) > taT;[Oa  
        { 4 W}8?&T  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 4%2QF F @  
        //for next compare (.7_`T6QG  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); rs2~spN;h  
        } %stZ'IX  
        time_t now = time(0); 3nf+ imAF  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); VztalwI  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", 6N\~0d>5m  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 1eI >Yy>}  
*\m 53mb  
OM{-^  
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。 By6C+)up  
NZYtA7  
dump文件内容示例如下: orf21N+[  
RvV4SlZz  
y!GjC]/  
Detected memory leaks! \\ M2_mT  
        Dumping objects -> Q?n} ~(% &  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. -cNh5~p=  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 b")&"o)G2W  
        ... Ta?#o  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. 5+:b #B  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 >[,Rt"[V  
        ... 1 9a"@WB@  
        Object dump complete. j(6:   
        0 bytes in 0 Free Blocks. +pc_KR  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. wA) NB  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. qrO] t\  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. b,/fz6 {N  
        0 bytes in 0 Client Blocks. 6'395x_ .\  
        Largest number used: 220044 bytes. K+Al8L?K_  
        Total allocations: 7838322 bytes. "Q'#V!  
        10 16:29:14 snapshot dump. ukv _bw  
,XCC#F(d1  
R+8+L|\wHv  
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。 8dq{.B?  
01 6l$K4  
解析Dump文件 o+`W  
bP&o] ?dN  
前面我们已经通过dump文件获取到各时刻点的内存dump,根据前面的分析策略,我们只需要将第n次dump的内存块分配情况An,与第n-1次dump内存块分配情况An-1作比较,即可定位到发生内存泄漏的位置。由于dump文件一般容量巨大,*人工进行对比几乎不可能,所以仅介绍比较的思路,各位需要自行制作小工具进行处理。 u-Ct-0  
vlIet$ k  
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 rX%#Q\0h  
Q bfm*JP~  
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 P1 =bbMk  
)<9g+^  
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 ~-lIOQ.v  
Tz+2g&+  
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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