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搞定C++内存泄漏

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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 t20K!}D_  
(7Qo  
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。 %T[]zJ(  
BtZyn7a  
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 l (o~-i\M  
_1^'(5f$  
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。 /v}`l  
*8q.YuZ  
检查策略分析 +ZYn? #IQ  
!D6]JPX  
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)。 NK+o1   
KvS G;  
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 4i bc  
xw%0>K[  
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。 {g6%(X\r.r  
y`Fw-!'o  
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: !>tL6+yj  
d9ihhqq3}  
Bvj0^fSm  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- 2%1hdA<  
        Tn-2 Tn-1 Tn }JfjX '  
?2a$*(  
k)u[0}   
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: =Qq+4F)MD  
IV-{ve6  
Tn点总的内存分配量 An = N + dL * n,N为正常分配内存,dL*n为内存泄漏量的总和,而Tn-1点的内存总量则为 An-1 = N + dL*(n-1)。注意,我们这里不考虑释放的内存量,仅考虑增加的内存量。因此很明显单位时间内的内存泄漏量 dL = An - An-1。 6@f-Glwg  
Vl]>u+YqE  
生成内存Dump文件的代码实现 :&Nbw  
p_ =z#  
要完成如上的策略,我们首先需要能跟踪内存块的分配与释放情况,并且在运行时将分配情况保存到文件中,以便进行比较分析,所幸m$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: AW .F3hN)  
E^PB)D(.  
包含内存追踪所需库 i4Jc.8^9$  
llDJ@  
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。 8t`?#8D}  
0x7'^Z>-oe  
4Hg9N}  
#ifdef _DEBUG kza5ab  
        //for memory leak check ;<5q]/IHK  
        #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]dg_Da  
        #include d-m7 }2c  
        #include wr4:Go`  
        #endif NI5``BwpO  
n%-0V>  
E]6 6]+;0_  
启动内存追踪 Bx!-"e  
l%ZhA=TKQ  
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。 tkhCw/  
IID5c" oR  
)Z$!PqRw@u  
//enable leak check 67TwPvh  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); >/\'zi]L  
f::Dx1VcX  
'yth'[  
将结果输出指向dump文件 B *vM0  
$(9U@N9E  
由于默认情况下,内存泄漏的dump内容是输出到vs的debug输出窗口,但是对于服务类程序肯定没法开着vs的debug模式来追踪内存泄漏,所以必须将dump内容的输出转到dump文件中。在程序中添加如下部分: !W0v >p  
\ jA~9  
+"(jjxJm  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 pp2~Meg  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, /(T?j!nPE  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 S'14hk<  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 Qd6FH2Pl  
        报告级别即为warning) WHI`/FM  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 =xrv~  
/=h` L ,  
zQA`/&=Y  
保存内存Dump {$r[5%L\H  
5IN(|B0  
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?cK- .  
}Lv;!  
9l,o P?  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 y]im Z4{/  
        ...... } %z   
        _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 aT<q=DO  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 "ta x?  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); "j-CZ\]U|  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) r/sNrB1U"y  
        { HThcn1u~^b  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 J;%Xfx]  
        //for next compare q=G+Tocv  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); G`zm@QL  
        } .2pK.$.  
        time_t now = time(0); Ah<+y\C  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); $"&JWT!#  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", />Nt[o[r  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 xpI wrJO  
R4@6G&2d>  
^(<f/C)i  
以上代码最好放在一个函数中由定时器定期触发,或者手动snapshot生成相等时间段的内存dump。 @KA4N`  
V:27)]q  
dump文件内容示例如下: ]~%6JJN7  
2Hdu:"j  
]d`VT)~vje  
Detected memory leaks! *dF>_F  
        Dumping objects -> |'.  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. BD-AI  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 Q^I\cAIB  
        ... .KC ++\{HE  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. yBRC*0+Vy  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 m3ff;,  
        ... 7rPF$ \#  
        Object dump complete. 8] ikygt"  
        0 bytes in 0 Free Blocks. J=L5=G7(  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. '!$%> ||S  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. H:G1BZjq  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. 7Qsgys#/=  
        0 bytes in 0 Client Blocks. or]IZ2^n  
        Largest number used: 220044 bytes. ap~^Ty<>  
        Total allocations: 7838322 bytes. Ewm9\qmg  
        10 16:29:14 snapshot dump. v}(WaO#S  
s79r@])=  
Il.K"ll  
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。 >f'g0g  
Ve=b16H  
解析Dump文件 %bfZn9_m  
" Jr-J#gg  
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。 &[SC|=U'M  
kN>!2UfNS  
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 Wl Sm  
Sc   
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 N<-Gk6`C/  
FC*[*  
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 wAd9  
B ZxvJQ  
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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