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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 t}}Ti$$>  
EUrIh2.Z  
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。 3e-E/6zH6  
pR2U&OA  
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 wLI1qoDM  
%'. x vC  
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。 eFy {VpO+  
>*B59+1P  
检查策略分析 +,7vbs3  
_I,GH{lhI  
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)。 l%0-W  
c*<BU6y  
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 "ig)7X+Wz|  
<7Yh<(R e^  
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。 keQRS+9  
t<}N>%ZO  
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: k=p[Mlic/  
t5 ^hZZ  
rR{KnM  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- CO, {/  
        Tn-2 Tn-1 Tn B )\;Ja  
qTWQ!  
Ur1kb{i  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: }{PG^Fc<P  
' qT\I8%  
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。 9zx9t  
p74Nd4U$s  
生成内存Dump文件的代码实现  |#xBC+  
3H>\hZ  
要完成如上的策略,我们首先需要能跟踪内存块的分配与释放情况,并且在运行时将分配情况保存到文件中,以便进行比较分析,所幸m$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: G<rAM+B*g  
dqgr98  
包含内存追踪所需库 &+hk5?c /  
l  LBzY`j  
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。 H<nA*Zf2@R  
XN\rq=  
#Rs5W  
#ifdef _DEBUG .*+jD^Gr  
        //for memory leak check q JtLJ<=1  
        #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 {{pN7Z  
        #include y= 8SD7P'  
        #include `d/* sX?k  
        #endif (6 }7z+  
nsq7dhq  
T^$`Z.  
启动内存追踪 W"t^t|H'~  
b>#dMRK  
上述步骤完成后,则可以在应用程序启动处添加如下代码,启动内存追踪,启动后程序将自动检测内存的分配与释放情况,并允许将结果输出。 ApggTzh@  
Y>8JHoV  
8090+ ( U  
//enable leak check IZQ*D)  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); {7$jwk  
|,H 2ge  
~`$P-^u88X  
将结果输出指向dump文件 G~_D'o<r  
,5T1QWn^f  
由于默认情况下,内存泄漏的dump内容是输出到vs的debug输出窗口,但是对于服务类程序肯定没法开着vs的debug模式来追踪内存泄漏,所以必须将dump内容的输出转到dump文件中。在程序中添加如下部分: Y}C|4"V  
1@TL>jq  
/&czaAR-  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 m' |wlI[lq  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, >-3>Rjo>  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 tU!Yg"4Q  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 fb[lL7  
        报告级别即为warning) Zrgv*  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 +.rOqkxJ  
k3Puq1H  
{}RU'<D  
保存内存Dump {z;K0  
0#m=76[b  
完成了以上的设置,我们就可以在程序中添加如下代码,输出内存dump到指定的dump文件中: E*,nKJu'r  
6u`$a&dR'l  
A |U0e`Iw  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 *.1#+h/]3  
        ...... 8`1]#Vw  
        _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 `]l|YQz\  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 a>d`g  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); oe<@mz/  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) X(#8EY}X  
        { yVKl%GO  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 GlC(uhCpV  
        //for next compare 1IT(5Mleb  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); 7j#Ix$Ur  
        } bkpN`+c  
        time_t now = time(0); !4Sd^"  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); zITxJx  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", /Ah'KN|EN  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 %z.d;[Hs  
DqmKD U  
P{J9#.Zq&s  
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。 6V6Mo}QF s  
+o0yx U 7t  
dump文件内容示例如下: V_n tS& 2o  
=@hCc  
PJ<qqA`!  
Detected memory leaks! }1CvbB%,A  
        Dumping objects -> 1M55!b  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. |(,{&\  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00  =Uo*-EH  
        ... utn,`v   
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. 3rJ LLYR  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ,I]]52+?4  
        ... \O,yWyU4  
        Object dump complete. T#I}w\XlhP  
        0 bytes in 0 Free Blocks. }5 $le]  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. Yn?Xo_Y  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. TT#V'r\  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. 376z~  
        0 bytes in 0 Client Blocks. 497l2}0  
        Largest number used: 220044 bytes. B| M@o^Tf  
        Total allocations: 7838322 bytes. 0~DsA Ua  
        10 16:29:14 snapshot dump. [T/S/@IT  
S+^hK1jL  
L`9.Gf  
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。 E7w^A  
y4=T0[ V  
解析Dump文件 F8/n;  
;WrG\R/|  
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。 g 4 $  
O9ro{ 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 0&\71txrzg  
a^[s[j#^,  
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 u{D]Kc?n  
nT}i&t!q8@  
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 v5?ct?q  
TXs&*\  
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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