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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 N J3;[qJ  
gZ@+62  
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。 5EYGA\  
.9~j%] q  
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 dCC*|b8h  
hU?DLl:bXF  
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。 MAh1tYs4D  
o[Iu9.zJpy  
检查策略分析 f{BF%;  
AuNUW0/ 7  
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)。 f%G\'q]#F  
u`MM K4 %  
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 hD6BP  
d NACE*g;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。 lF}[ YL  
>pq~ &)^u  
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: @16GF!.  
rN0<y4)!  
sJ6.3= c  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- 8>KUx]AN  
        Tn-2 Tn-1 Tn 1lw%RM  
~\":o:qyc  
{>>X3I  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: 3?Pg ;  
zPt<b!q  
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。 `Ba]i)!  
#g{R+#fm  
生成内存Dump文件的代码实现 -FZC|[is  
fi?4!h  
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$已经为我们提供了一整套手段,可以方便地进行内存追踪。具体实现步骤如下: DbGS]k<$  
GJ9>i)+h;  
包含内存追踪所需库 yD+4YD  
C`5'5/-.  
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。 yl[I'fX66  
HTQZIm  
 -WC0W  
#ifdef _DEBUG j|!,^._i  
        //for memory leak check (< +A  w7  
        #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 (Pc>D';{S  
        #include Fh#QS'[  
        #include 7l* &Fh9;  
        #endif e]4$H.dP  
2<D| {  
X^\D"fmE.  
启动内存追踪 \n<! ld  
VLuHuih  
上述步骤完成后,则可以在应用程序启动处添加如下代码,启动内存追踪,启动后程序将自动检测内存的分配与释放情况,并允许将结果输出。 erH,EE^-x<  
)/RG-L  
4'QX1p  
//enable leak check uw;Sfx,s  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); x|O7}oj  
v,w af`)J  
Giyh( DL  
将结果输出指向dump文件 yE}\4_0I/  
&8$v~  
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: *5)UIRd  
>Hf{Mx{<  
gk6f_0?X'  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 1!z{{H;W  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, n`,  <g  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 )vW'g3u_  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 *Fy6 -CC1  
        报告级别即为warning) "Zp&7hI  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 2e_ Di(us  
Qs1p  
\.Lj A_  
保存内存Dump  "J(M.Y  
^r~[ 3NT  
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: wf8{v  
^{M$S0g|N  
4=Th<,<  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 t;* zr*  
        ...... (*S<2HN5  
        _CrtDumpMemoryLeaks();//Dump从程序开始运行到该时刻点,已分配而未释放的内存,即前述An Am, {Fj  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 +?J  N_aR  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); A \/~u"Y  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) A@V$~&JCL5  
        { M}8P _<,  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 #9,8{ O"  
        //for next compare g+#<;Gbpe  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); h>pu^ `hk  
        } Xg dBLb  
        time_t now = time(0); /4x\}qvU  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); Q y qOtRk  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", 'K7\[if{  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 En\@d@j<u  
r=Xo;d*TE  
;,77|]<XE  
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。 Oiib2Ov  
#b^6>  
dump文件内容示例如下: ~1O|4mssS  
\F|)w|v  
'+9<[]  
Detected memory leaks! od=hCQ1 >  
        Dumping objects -> orjtwF>^  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. Z9vMz3^N  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 -06G.;W\^  
        ... ;\K]~  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. TiD#t+g  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ?I+{S  
        ... hF'VqJS  
        Object dump complete. u@Hz7Q} P  
        0 bytes in 0 Free Blocks. 5} %R  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. #)'Iqaq7  
        0 bytes in 0 CRT Blocks. )LGVR 3#  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. . 1kB8&}  
        0 bytes in 0 Client Blocks. xJ>5 ol  
        Largest number used: 220044 bytes. D!.c??   
        Total allocations: 7838322 bytes. Y(UK:LZ'  
        10 16:29:14 snapshot dump. ,`f]mv l  
Im6gWDdq@6  
v0 C+DKi  
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。 |]G%b[  
aM~IRLmK  
解析Dump文件 cKTjQJ#  
riW9l6s'  
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 _rrc;F  
}ny7LQ  
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 #B\s'j[A"  
j|KDgI<0  
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 -,y p?<  
]Thke 4  
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 t4oD> =,92  
<tvLKx  
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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