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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 ?m3,e&pB5  
X}?`G?'  
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。 lp`raN No  
v=4,k G  
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 aa!o::;  
0pP;[7k\  
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。 zUg-M  
-)%l{@Mr  
检查策略分析 qaK9E@l  
BU|=`Kb|))  
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)。 ?#|Y'%a"  
M7R.? nk  
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 qsnZ?hXPp  
-h&AO\*^W  
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。 >;Er[Rywr  
mSSDV0Pfn  
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: `9;:mR $  
^6=y4t=%F  
Y*-#yG9  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- SH# -3&$[  
        Tn-2 Tn-1 Tn #T0uPK ;  
vu^ '+ky  
9pN},F91n:  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: `]L&2RS  
Ii"h:GY;\  
Tn点总的内存分配量 An = N + dL * n,N为正常分配内存,dL*n为内存泄漏量的总和,而Tn-1点的内存总量则为 An-1 = N + dL*(n-1)。注意,我们这里不考虑释放的内存量,仅考虑增加的内存量。因此很明显单位时间内的内存泄漏量 dL = An - An-1。 )l}Gwd]h  
8^26g 3  
生成内存Dump文件的代码实现 PPiN`GM  
}EB/18  
要完成如上的策略,我们首先需要能跟踪内存块的分配与释放情况,并且在运行时将分配情况保存到文件中,以便进行比较分析,所幸m$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: BD6oN]  
h$`P|#V&  
包含内存追踪所需库 -nP y?>p"|  
AS[yNCsjC  
在StdAfx.h中添加如下代码,注意必须定义宏_CRTDBG_MAP_ALLOC,否则后续dump文件将缺少内存块的代码位置。 ^O_E T$  
G]Fp},  
?1\rf$l8  
#ifdef _DEBUG &6-udZB-  
        //for memory leak check @ i $jyc  
        #define _CRTDBG_MAP_ALLOC //使生成的内存dump包含内存块分配的具体代码为止 ;eYm+e^?.  
        #include @.Pd3CB0  
        #include zTODV<-`  
        #endif #.|ef dsG  
2l5>>yY  
0fhz7\a^_<  
启动内存追踪 x9UF  
+Tnn'^4  
上述步骤完成后,则可以在应用程序启动处添加如下代码,启动内存追踪,启动后程序将自动检测内存的分配与释放情况,并允许将结果输出。 sem:"  
y; LL^:rq  
8PQKB*<dB"  
//enable leak check APydZ  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); +C4UM9  
.(T*mk*>  
#l kv&.)x  
将结果输出指向dump文件 dQSX&.<c,  
b}DxD1*nsI  
由于默认情况下,内存泄漏的dump内容是输出到vs的debug输出窗口,但是对于服务类程序肯定没法开着vs的debug模式来追踪内存泄漏,所以必须将dump内容的输出转到dump文件中。在程序中添加如下部分: SGi(Zkc  
@J"Gn-f~  
L4bx [  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 9$)I=Rpk =  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, +AGI)uQQ  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 iTf]Pd'  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 Ae,P&(  
        报告级别即为warning) |KF_h^  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 )erI3?k  
QMUmPx&  
6\jhDP@`9  
保存内存Dump neN #Mo'A  
V\U,PNkZQ  
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: 7noxUGmFw  
wxy. &a]  
X?PcEAi;w  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 +6dq+8msF  
        ...... y8j wfO3  
        _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 >K<n~;ON|  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 luNEgCq  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); kzq3-NTV  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) mUFg(;ya  
        { J9+< 9g4-t  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 7f!"vhCXM;  
        //for next compare i8CO+Iv*{  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); 4hRc,Vq  
        } ''Lf6S`4X~  
        time_t now = time(0); \]bAXa{ p  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); /_yJ;l/K  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", :Fe}.* t  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 ]iP  +Y  
v#yeiE4  
"Dr8}g:X  
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。 vUtA@  
lOk'stLNa&  
dump文件内容示例如下: -?T:> *]p  
v/NkG;NWM  
ozF173iI  
Detected memory leaks! yHrYSEM  
        Dumping objects -> z=YHRS  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. BO6u<cu"-  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 1DzI@c~X  
        ... /r Q4JoR>  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. 1|U8DK  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ;;r}=0V*=  
        ... :PJ 5~7C  
        Object dump complete. a#Yo^"*1  
        0 bytes in 0 Free Blocks. 1?6zsA%N  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. &w4~0J>v!  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. bq+ Q$#F2X  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. V 4~`yT?*"  
        0 bytes in 0 Client Blocks. gaBVD*>  
        Largest number used: 220044 bytes. .(D,CGtYb  
        Total allocations: 7838322 bytes. S3cV^CzNg  
        10 16:29:14 snapshot dump. HN7C+e4U~  
3m2hB%SNb  
$F^p5EXkc6  
上面红色部分即为用户代码中分配而未释放的内存块位置。 H_ecb;|mP  
ix.I)  
解析Dump文件 |2ttdc.  
6;JlA})  
前面我们已经通过dump文件获取到各时刻点的内存dump,根据前面的分析策略,我们只需要将第n次dump的内存块分配情况An,与第n-1次dump内存块分配情况An-1作比较,即可定位到发生内存泄漏的位置。由于dump文件一般容量巨大,*人工进行对比几乎不可能,所以仅介绍比较的思路,各位需要自行制作小工具进行处理。 j>D[iHrH  
wtm=  
1、提取两个相邻时间点的dump文件D1和D2,设D1是D2之前的dump v'fX'/  
Dht,!LVb;  
2、各自提取dump文件中用户代码分配的内存块(即有明确代码位置,而且为normal block的内存块),分别根据内存块ID(如“d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705}”红色部分)保存在列表L1和L2 `dp]N0nz  
YwYCXFQ|  
3、遍历列表L2,记录内存块ID没有在L1中出现过的内存块,这些内存块即为可能泄漏的内存 8v|?g8e3  
2m! T .$  
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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