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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 ZR/R'prW  
jOBY&W0r  
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。 F~z_>1lpP&  
ulH0%`Fi  
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 V.;:u#{@-Q  
M4TrnZ1D}  
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。 qs!>tw  
kF+ZW%6N  
检查策略分析 ra]!4Kd'  
Q&u>7_, Du  
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)。 Az U|p  
MxY50 ^}(  
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 tCZpfZ@+=  
`GvA241  
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。 tCWJSi`IJ  
<^ #P6  
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: cwu$TP A>  
L3B8IDq  
C0\%QXu  
----------------|--------------------|-------------------|---------------------------- t-!Rgg$9  
        Tn-2 Tn-1 Tn Z,0O/RFJ.q  
/K_ i8!y  
:~t<L%tYF  
三点间隔均为10分钟,则我们有如下结论: qPsyqn?Y|  
UG6M9  
Tn点总的内存分配量 An = N + dL * n,N为正常分配内存,dL*n为内存泄漏量的总和,而Tn-1点的内存总量则为 An-1 = N + dL*(n-1)。注意,我们这里不考虑释放的内存量,仅考虑增加的内存量。因此很明显单位时间内的内存泄漏量 dL = An - An-1。 xe(MHNrj  
oz%h)#;  
生成内存Dump文件的代码实现 /"(b.&  
{hxW,mmA  
要完成如上的策略,我们首先需要能跟踪内存块的分配与释放情况,并且在运行时将分配情况保存到文件中,以便进行比较分析,所幸m$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: mYjf5  
s,84*6u  
包含内存追踪所需库 4$%`Qh>yA  
65lOX$*{-  
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。  pz$_W  
-{!&/;Z  
:tKbz nd/  
#ifdef _DEBUG mH'\:oN  
        //for memory leak check =f o4x|{O  
        #define _CRTDBG_MAP_ALLOC //使生成的内存dump包含内存块分配的具体代码为止 f 4R1$(<  
        #include /ca(a\@R  
        #include h=hoV5d@  
        #endif DeA@0HOxh  
}g}6qCv7  
3nwz<P  
启动内存追踪 !loO%3_)  
]a)IMIh;  
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。 = Q@6c   
PM@XtL7J  
M6\7FP6G  
//enable leak check @|^jq  
        _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_REPORT_FLAG); Z%Vr+)!4  
?hKm&B;d  
pw!@Q?R  
将结果输出指向dump文件 {n\6BTs  
!2(.$}E  
由于默认情况下,内存泄漏的dump内容是输出到vs的debug输出窗口,但是对于服务类程序肯定没法开着vs的debug模式来追踪内存泄漏,所以必须将dump内容的输出转到dump文件中。在程序中添加如下部分: Cq gJ  
m6-76ma,hi  
]+AAT=B<!  
HANDLE hLogFile;//声明日志文件句柄 Y]~IY?I  
        hLogFile = CreateFile("./log/memleak.log", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE|FILE_SHARE_READ, Bk+{}  
        NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//创建日志文件 P2>:p%Z  
        _CrtSetReportMode(_CRT_WARN, _CRTDBG_MODE_FILE);//将warn级别的内容都输出到文件(注意dump的 zgK;4 22$m  
        报告级别即为warning) Pfm*<,'x"[  
        _CrtSetReportFile(_CRT_WARN, hLogFile);//将日志文件设置为告警的输出文件 )eECOfmnZ  
0X.TF  
+hpSxdAz4  
保存内存Dump 0"TgLd  
Y7-*2"!  
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: NP "ylMr7P  
6?O}Q7G  
L4~ W/6A  
_CrtMemState s1, s2, s3;//定义3个临时内存状态 $ cq!RgRn  
        ...... 7iP5T  
        _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 }0Y`|H\v  
        //以下部分非必要,仅为方便后续分析增加信息 NJ<N%hcjK  
        _CrtMemCheckpoint( &s2 ); `y'aH 'EEd  
        if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) ) ):S!Nl  
        { 2pz4rc  
        _CrtMemDumpStatistics( &s3 );//dump相邻时间点间的内存块变化 $1~c_<DN  
        //for next compare uw_H:-J  
        _CrtMemCheckpoint( &s1 ); =w6}\ 'X  
        } Oohq9f#!  
        time_t now = time(0); )qmFK .;%  
        struct tm *nowTime = localtime(&now); goB;EWz  
        _RPT4(_CRT_WARN,"%02d %02d:%02d:%02d snapshot dump.\n", gd K*"U  
        nowTime->tm_mday, nowTime->tm_hour,nowTime->tm_min,nowTime->tm_sec);//输出该次dump时间 F, zG;_  
X3AwM%,!  
V7BsEw  
以上代码最好放在一个函数中由定时器定期触发,或者手动snapshot生成相等时间段的内存dump。 rfX=*mjt  
-rO*7HO  
dump文件内容示例如下: 5:$Xtq  
n6/fan;  
l/M[am  
Detected memory leaks! 5E`JD  
        Dumping objects -> ZEqE$:  
        {20575884} normal block at 0x05C4C490, 87 bytes long. u7[pLtOwN  
        Data: 02 00 1D 90 84 9F A6 89 00 00 00 00 00 00 00 00 $]1qbE+  
        ... A0OB$OK  
        d:\xxxxx\xxxworker.cpp(903) : {20575705} normal block at 0x05D3EF90, 256 bytes long. )L >Q;'  
        Data: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 e9lOk)`t  
        ... %;tJQ%6-.S  
        Object dump complete. w]F!2b!  
        0 bytes in 0 Free Blocks. GoazH?%  
        215968 bytes in 876 Normal Blocks. "ct58Y@   
        0 bytes in 0 CRT Blocks. T ~h.=5  
        0 bytes in 0 Ignore Blocks. t?HF-zQ  
        0 bytes in 0 Client Blocks. #v+;:  
        Largest number used: 220044 bytes. FJ}gUs{m  
        Total allocations: 7838322 bytes. -qfnUh  
        10 16:29:14 snapshot dump. $,@JYLC2  
y`6\L$c  
oJh"@6u6K  
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。 TVYz3~m  
L/%Y#  
解析Dump文件  jC4O`  
o<nS_x  
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。 W/=7jM   
*t]v}ZV*  
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 jI A#!4  
}qL~KA{&  
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 >;7a1+`3  
$cu]_gu  
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 +X[8wUm|^  
SwX@I6huM  
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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