C++內(nèi)存泄漏的檢測與實現(xiàn)詳細流程

更新時間：2022年08月08日 14:47:11 作者：三木ぃ

內(nèi)存泄漏(memory leak) 是指由于疏忽或錯誤造成了程序未能釋放掉不再使用的內(nèi)存的情況。內(nèi)存泄漏并非指內(nèi)存在物理上的消失,而是應用程序分配某段內(nèi)存后,由于設計錯誤,失去了對該段內(nèi)存的控制,因而造成了內(nèi)存的浪費

內(nèi)存泄漏

malloc/new 調(diào)用在堆上分配的內(nèi)存卻沒有相應的free/delete；

帶來的問題

會逐漸吃掉虛擬內(nèi)存

難點

如何判斷是否內(nèi)存泄漏

（最毛糙）可以使用+1和-1，即當調(diào)用分配內(nèi)存變量+1，釋放內(nèi)存時候，變量-1，進程退出輸出的count=0，進程內(nèi)存沒有泄漏，否則有泄漏；
線上版本，做一個配置文件，設置是否存在內(nèi)存泄漏的一個標志位，平時肉眼觀察不出的內(nèi)存泄漏，在長時間的運行積攢下，肯定會逐漸變大，然后當可以觀察出有內(nèi)存泄漏了，就將標志位置位1；進行熱更新，釋放相應的泄漏處理（如 hook）；

如何判斷在代碼中哪里泄漏

當已經(jīng)懷疑有泄漏：使用簡單的mtrace直接檢查代碼也是一個簡單的操作。
hook實現(xiàn)泄漏判斷與追蹤：實現(xiàn)本地檢查或者在線的全局實時檢查（線上版本，寫一個conf配置文件，熱更新是否使用hook）
宏定義實現(xiàn) hook：實現(xiàn)單個文件檢查
調(diào)用malloc的時候，自己構(gòu)建一個內(nèi)存池（慢慢合成），每次釋放的時候，從池中刪除。最終在池中的就是泄露的；

hook實現(xiàn)泄漏判斷與追蹤(malloc和free重載)

#define _GNU_SOURCE
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <dlfcn.h>
#define MEM_CONTENT_LEN 128
typedef void *(*malloc_t)(size_t size);
malloc_t malloc_f = NULL;
typedef void(*free_t)(void *P);
free_t free_f;
int enable_malloc_hook = 1;
int enable_free_hook = 1;
void *malloc(size_t size){
    if (enable_malloc_hook)
    {
        enable_malloc_hook = 0;         //防止遞歸；不這么設計會發(fā)生循環(huán)調(diào)用  ，printf也會調(diào)用malloc  直接打印觀察是否泄漏
        void *p = malloc_f(size);   
        // printf("malloc\n");              
        /*
        參數(shù)：
           0：當前函數(shù)在哪調(diào)用：  返回==f()-->malloc
           1： a()-->f()-->malloc
           2: a()-->b()-->f()-->malloc        
        */
        void *caller = __builtin_return_address(0); 
        char buff[MEM_CONTENT_LEN] = {0}; //具體是否泄漏，何處泄漏，打印到文件中
        sprintf(buff,"./mem/%p.mem",p);
        FILE *fp = fopen(buff,"w");
        fprintf(fp,"[+%p]malloc --> addr: %p,size: %lu\n",caller,p,size);
        fflush(fp);
        enable_malloc_hook = 1;
        return p;
    }
    else{
        return malloc_f(size);
    }    
}
void free(void *p){
    // printf("free\n");
    if (enable_free_hook)
    {
        enable_free_hook = 0;
        char buff[MEM_CONTENT_LEN] = {0}; //具體是否泄漏，何處泄漏
        sprintf(buff,"./mem/%p.mem",p);
        if (unlink(buff) <0)
        {
            printf("double free:%p\n",p);
        }
        enable_free_hook= 1;
    }else{
        free_f(p);
    }    
}
static int init_hook(){
    malloc_f = dlsym(RTLD_NEXT,"malloc");
    free_f = dlsym(RTLD_NEXT,"free");
}
int main(){
    init_hook(); // hook調(diào)用
    void *p = malloc(10);
    free(p);
    void *p1 = malloc(20);
    void *p2 = malloc(30);
    free(p1);
}

gcc -o hook hook.c -ldl #編譯
mkdir mem #存儲文件
./hook #進行檢查，若mem中生成了文件，則說明出了內(nèi)存泄漏的問題
cat mem/0x55a3d3e666c0.mem # 具體泄露：[+0x55a3d381a59e]malloc --> addr: 0x55a3d3e666c0,size: 30

addr2line -fe ./hook -a 0x55a3d381a59e#檢查具體泄露的出現(xiàn)代碼地址

宏定義實現(xiàn)hook

#define _GNU_SOURCE
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <dlfcn.h>
#define MEM_CONTENT_LEN 128
void *malloc_hook(size_t size,const char* file, int line){
    void *p = malloc(size);
    char buff[MEM_CONTENT_LEN] = {0}; //具體是否泄漏，何處泄漏，打印到文件中
    sprintf(buff,"./mem/%p.mem",p);
    FILE *fp = fopen(buff,"w");
    fprintf(fp,"[+%s:%d]malloc --> addr: %p,size: %lu\n",file,line,p,size);
    fflush(fp);
    return p;
}
void* free_hook(void *p,const char* file,int line)
{
    char buff[MEM_CONTENT_LEN] = {0}; //具體是否泄漏，何處泄漏
    sprintf(buff,"./mem/%p.mem",p);
    if (unlink(buff) <0)
    {
        printf("double free:%p\n",p);
    }
    free(p);
}
//如果宏定義放在函數(shù)實現(xiàn)前面，會出現(xiàn)循環(huán)調(diào)用
#define malloc(size)        malloc_hook(size,__FILE__,__LINE__)  
#define free(p)     free_hook(p,__FILE__,__LINE__)
int main(){
    void *p = malloc(10);
    free(p);
    void *p1 = malloc(20);
    void *p2 = malloc(30);
    free(p1);
}