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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  )6+W6:  
uI&M|u:nT  
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。 Ps\^OJR  
jpv,0(  
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 E/']M~Q  
6J+ZeBk??  
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。 9(j!#`O7&  
6E]rxps}"  
检查策略分析 r'\TS U5!  
".D +# 2Kl  
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)。 #?6RoFgMe  
? d\8Q't*  
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 Ntiz-qW  
x)L@x Q  
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。 g>zL{[e!  
>K%x44|  
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: =T$- #bA)  
J[wXG6M  
1_lL?S3,a@  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- -1JHhRr]  
        Tn-2 Tn-1 Tn u`|fmVI  
\]%U?`A  
B4aZ3.&W  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: 3/FB>w gt  
3: Uik  
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。 O_^h 7   
>O~5s.1u  
生成内存Dump文件的代码实现 nVzo=+Yp  
'7s!N F2  
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$已经为我们提供了一整套手段,可以方便地进行内存追踪。具体实现步骤如下: 54w-yY  
P\e%8&_U/  
包含内存追踪所需库 0aWb s$FyU  
`f]O  
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。 {8RGW0 Y  
%A3Jd4DH  
aa/9o ]  
#ifdef _DEBUG ,qB081hPG  
        //for memory leak check 8F1!9W7  
        #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 ^dv>n]?  
        #include 7<D_ h/WV  
        #include y{JkY\g  
        #endif PK" C+o;:  
7l3q~dQ  
q =6 Y2Q  
启动内存追踪 A4' aB0^  
@jKB!z9{  
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。 n4johV.#  
7ow1=%Q  
+E4 _^  
//enable leak check 6! 'Xo:p  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); fZ$2bI=  
n} {cs  
_8 J (;7  
将结果输出指向dump文件 @HI5; z  
}R$%MU5::  
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: v<1;1m  
NO ^(D+9  
QUf_fe!,|  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 if>] )g2lr  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, RMK U5A7  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 uE(w$2Wi  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 1CbC|q  
        报告级别即为warning) ~_%[j8o&l  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 pG&.Ye]j  
M .,|cx  
s3J$+1M >  
保存内存Dump vaL-Mi(_  
M_K&x-H0  
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: )f Rh^6  
?L^ Gu ]y  
{Hu0  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 =%LS9e^7D  
        ...... Gj=il-Po  
        _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 Ry C7  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 8@-US , |  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); A7H=#L+C  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) R 9(^CWs  
        { OK=t)6&b  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 GF&"nW9A  
        //for next compare o/R-1\Dn  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); Wm 61  
        } s/V[tEC*z  
        time_t now = time(0); t&_lpffv  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); ^gG,}GTl  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", _wBPn6gg`  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 ,P^"X5$   
6k2~j j1d  
Y2Bu,/9^  
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。 A@UnrbX:  
bPNsy@"6  
dump文件内容示例如下: 8CCA/6  
O);V{1P  
e 6*=Si}V  
Detected memory leaks! *3|KbCX  
        Dumping objects -> # V +e  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. * 7CI q  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 _),@^^&x  
        ... A Ho<E"R\  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. eIJQ|p<v  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 vJ!t.Vou  
        ... R-ci?7dt3  
        Object dump complete. C}CX n X  
        0 bytes in 0 Free Blocks. R##O9BSI8Z  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. y03l_E,  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. F>OYZOC]  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. 7DD ot_qb  
        0 bytes in 0 Client Blocks. $\H>dm  
        Largest number used: 220044 bytes. rAWBuEU;!  
        Total allocations: 7838322 bytes. ]#`bYh^y  
        10 16:29:14 snapshot dump. [{YV<kN  
%llG/]q#  
"LYob}_z  
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。 zC7;Zj*k  
Ae1},2py  
解析Dump文件 "'%x|nB  
t1kD5^  
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。 ||qW'kNWM  
?G@%haqn6  
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(  
]BA8[2=m  
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 AWw:N6\  
--FvE|I  
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 yDPek*#^"q  
@I%m}>4Jm  
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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