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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 Zq=t&$*  
[/hS5TG|7  
空间,也产生了代代相传的内存泄漏问题。对于新手来说,最常犯的错误就是new出一个对象而忘记释放,对于一般小应用程序来说,一点内存空间不算什么。但是当内存泄漏问题出现在需要24小时运行的平台类程序上的时候,将会使系统可用内存飞速减少,最后耗尽系统资源,导致系统崩溃。 !-b4@=f:  
,cPNZ-%  
所以学会如何防止并检查内存泄漏,是一个合格的c++程序员必须具备的能力。但是由于内存泄漏是程序运行并满足一定条件时才会发生,直接从代码中查出泄漏原因的难度较大,而且一旦内存泄漏发生在多线程程序中,从大量的代码中要靠人工找出泄漏原因,无论对新人还是老手都是一场噩梦 rLs)*A!  
Y^m2ealC  
本文介绍一种在VS2003中检查内存泄漏的方法,供各位新人老手参考,在VC6中实现需要做一些变动,详情可自行参照相关资料。 +N5#EpW  
2ME"=! &5  
检查策略分析 0JQy-hpF  
:_JZn`Cab  
首先,假定我们需要检测一个24小时运行的平台程序的内存泄漏情况,我们无法确定具体的内存泄漏速度,但是我们可以确定该程序在一定时间内(如10分钟)泄漏的内存量是接近的,设为L(eak)。 IG0$OtG  
:VP4|H#SP  
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 })!d4EcZf  
G3n* bv  
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。 /AV [g^x2  
qp 4.XL  
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: jK/2n}q&]  
H1_XEcaM+*  
s|rlpd4y  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- z!;n\CV@  
        Tn-2 Tn-1 Tn 4)BZ%1+  
bhe~ekb  
4[a?. .X  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: ?(Q" y\  
]UKKy2r.  
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。 jT"P$0sJAd  
WXu:mv,'e  
生成内存Dump文件的代码实现 eT1b88_  
`}.K@17  
要完成如上的策略,我们首先需要能跟踪内存块的分配与释放情况,并且在运行时将分配情况保存到文件中,以便进行比较分析,所幸m$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: h=SQ]nV{  
} [}u5T`w>  
包含内存追踪所需库 m6^Ua  
@*q WV*$h  
在StdAfx.h中添加如下代码,注意必须定义宏_CRTDBG_MAP_ALLOC,否则后续dump文件将缺少内存块的代码位置。 v'Ce|.;  
*F*c  
D5fJuT-bp  
#ifdef _DEBUG W/ZmG]sZE  
        //for memory leak check H=] )o2 1  
        #define _CRTDBG_MAP_ALLOC //使生成的内存dump包含内存块分配的具体代码为止 !R;P"%PHV  
        #include <h|XB}s+  
        #include )hm U/E@  
        #endif fpf1^ TZ  
E@TX>M-&  
WRU/^g3O@'  
启动内存追踪 O%5cMz?eU  
sv\'XarM  
上述步骤完成后,则可以在应用程序启动处添加如下代码,启动内存追踪,启动后程序将自动检测内存的分配与释放情况,并允许将结果输出。 v#&r3ZW0  
N ?Jr8  
wVkms  
//enable leak check w]]`/`  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); d=V4,:=S  
W[PZQCL}K)  
@Tb T  
将结果输出指向dump文件 9|WBJ6  
E9pKR+P  
由于默认情况下,内存泄漏的dump内容是输出到vs的debug输出窗口,但是对于服务类程序肯定没法开着vs的debug模式来追踪内存泄漏,所以必须将dump内容的输出转到dump文件中。在程序中添加如下部分: O$u;]cg  
4 r#O._Z  
!O F#4N  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 \DBoe :0~  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, '&#`?\CXX  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 /tRzb8`  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 n4\6\0jq6  
        报告级别即为warning) R9&T0Qf  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 XRXKO>4q  
)bRe"jxn7  
iz]Vb{5n%  
保存内存Dump @QI]P{   
fl _k5Q'&p  
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: hnZI{2XzBE  
c'OJodpa  
vR`-iRQ?_  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 /+4Dq4{ t)  
        ...... u/!U/|  
        _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 5 EDHJU>  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 6i[\?7O'0  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); QT{$2 7;  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) aGVzg$  
        { "wL~E Si  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 A[J9v{bD  
        //for next compare 0CS^S1/[B`  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); nV38Mj2U  
        } x&sT )=#  
        time_t now = time(0); MK9?81xd  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); Fn$/ K  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", u_.V]Rjc  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 vLR)B@O,2  
vE/g{~[5  
y@]4xLB]  
以上代码最好放在一个函数中由定时器定期触发,或者手动snapshot生成相等时间段的内存dump。 sN|-V+7&j  
>C"cv^%c  
dump文件内容示例如下: ;OQ-T+(T  
d='z^vHK  
piJ/e  
Detected memory leaks! *cCr0\Z`  
        Dumping objects -> pC(AM=RY!  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. }<7Dyn,  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 hKtOh  
        ... *E0+!  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. hR b k-b  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 x={t}qDS8  
        ... Q_QmyD~m  
        Object dump complete. Y<3s_  
        0 bytes in 0 Free Blocks. ]*j>yj.Y'~  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. ,'5P[-  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. 6nt$o)[  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. 6;Cr92  
        0 bytes in 0 Client Blocks. +5Ir=]=T9  
        Largest number used: 220044 bytes. "F>-W \%  
        Total allocations: 7838322 bytes. &<@ { d  
        10 16:29:14 snapshot dump.  /Z! ,1  
dgd&ymRm :  
{l{p  
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。 +P|$T:b  
=sRd5aMs  
解析Dump文件 Cvm ZW$5Yo  
g*t.g@B<2  
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。 n4YEu\*  
%8`zaa  
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 95(c{ l/  
.Y'kDuUu  
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 X^%I 3  
COv#dOw  
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 %#Wg>6  
;w4rwL  
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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