C/C++實(shí)現(xiàn)內(nèi)存泄漏檢測詳解
更新時(shí)間：2023年02月09日 11:21:01 作者：Ersansui
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了c++進(jìn)行內(nèi)存泄漏檢測的方法，幫助大家更好的理解和學(xué)習(xí)使用c++，感興趣的朋友可以了解下,希望能夠給你帶來幫助
內(nèi)存泄漏的兩個(gè)問題
- 是否有內(nèi)存泄漏？
- 內(nèi)存泄漏是在代碼的哪一行？
檢測內(nèi)存泄漏主要從上面兩個(gè)問題入手。
使用宏定義覆蓋 malloc 和 free 函數(shù)
在單個(gè)文件中，可以使用這種方法檢測是否有內(nèi)存泄漏。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
void *p1 = malloc(10);
void *p2 = malloc(20);
free(p1);
}
上面的代碼存在內(nèi)存泄漏的問題，但是直接運(yùn)行看不出問題。我們可以使用宏定義覆蓋覆蓋系統(tǒng)的 malloc 和 free 函數(shù)。
我們定義兩個(gè)函數(shù)，分別是 my_malloc 和 my_free ，使用宏定義覆蓋原來的 malloc 和 free 。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void *my_malloc(size_t size, const char *file, int line) {
void *p = malloc(size);
printf("malloc[+]: addr: %p , size: %ld , file: %s , line: %d \n", p, size, file, line);
return p;
}
void my_free(void *p, const char *file, int line) {
free(p);
printf("free[-]: addr: %p\n", p);
}
#define malloc(size) my_malloc(size, __FILE__, __LINE__)
#define free(p) my_free(p, __FILE__, __LINE__)
int main() {
void *p1 = malloc(10);
void *p2 = malloc(20);
free(p1);
}
運(yùn)行結(jié)果如上圖，我們可以看到哪一行代碼調(diào)用了 malloc 以及對應(yīng)的內(nèi)存有沒有 free 。
還可以把上面的代碼改進(jìn)一下，把信息寫入到文件中，方面查看。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#if 1
void *my_malloc(size_t size, const char *file, int line) {
void *p = malloc(size);
char buff[128] = { 0 };
sprintf(buff, "./mem/%p.mem", p); // 需要事前創(chuàng)建 mem 文件夾
FILE *fp = fopen(buff, "w");
fprintf(fp, "malloc[+%s:%d] --> addr:%p, size: %ld\n", file, line, p, size);
fflush(fp);
fclose(fp);
return p;
}
void my_free(void *p, const char *file, int line) {
char buff[128] = { 0 };
sprintf(buff, "./mem/%p.mem", p); // 需要事前創(chuàng)建 mem 文件夾
if (unlink(buff) < 0) {
printf("double free addr:%p\n", p);
return;
}
free(p);
}
#define malloc(size) my_malloc(size, __FILE__, __LINE__)
#define free(p) my_free(p, __FILE__, __LINE__)
#endif
int main() {
void *p1 = malloc(10);
void *p2 = malloc(20);
free(p1);
}
運(yùn)行后，結(jié)果如下，會在 mem 文件夾下存在一個(gè)文件，點(diǎn)開可以看到?jīng)]有被 free 的內(nèi)存的信息。
注意：
- 這種方法局限性比較大，需要在每個(gè)文件開頭展開這一段代碼才可以。
- 使用的第三方庫無法覆蓋
- 同理可以覆蓋 calloc 以及 realloc
- #define malloc(size) my_malloc(size,__FILE__, __LINE__)
- #define free§ my_free(p, __FILE__, __LINE__)
- 這兩行代碼必須放在 my_malloc 和 my_free 的下面，否則會造成遞歸
使用 hook 鉤子
dlsym 函數(shù)可以自己實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#if 1
// 定義回調(diào)函數(shù)類型
typedef void *(*malloc_t)(size_t size);
// 定義回調(diào)函數(shù)變量
malloc_t malloc_f = NULL;
// 同理
typedef void (*free_t)(void *p);
free_t free_f = NULL;
void *malloc(size_t size) {
printf("malloc [+%s:%d]\n", __FILE__, __LINE__);
}
void free(void *p) {
printf("malloc [+%s:%d]\n", __FILE__, __LINE__);
}
void init_hook(void) {
if (malloc_f == NULL)
malloc_f = dlsym(RTLD_NEXT, "malloc"); // dlsym 需要加上編譯條件 -ldl
if (free_f == NULL)
free_f = dlsym(RTLD_NEXT, "free");
}
#define DEBUG_MEM_LEAK init_hook();
#endif
int main() {
DEBUG_MEM_LEAK
void *p1 = malloc(10);
void *p2 = malloc(20);
free(p1);
}
上面這一份代碼，在自己實(shí)現(xiàn)的 malloc 和 free 內(nèi)部使用了 printf 函數(shù)，會出現(xiàn)錯(cuò)誤。
是因?yàn)樵?printf 函數(shù)內(nèi)部也是用了 malloc 來開辟緩沖區(qū)，就會造成遞歸調(diào)用。
我們需要定義一個(gè) flag 來防止遞歸的出現(xiàn)。
#define _GNU_SOURCE
#include <dlfcn.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#if 1
// 定義回調(diào)函數(shù)類型
typedef void *(*malloc_t)(size_t size);
// 定義回調(diào)函數(shù)變量
malloc_t malloc_f = NULL;
// 同理
typedef void (*free_t)(void *p);
free_t free_f = NULL;
// flag 防止遞歸
int enable_malloc_hook = 1;
int enable_free_hook = 1;
void *malloc(size_t size) {
if (enable_malloc_hook == 1) {
enable_malloc_hook = 0;
printf("malloc [+%s:%d]\n", __FILE__, __LINE__);
enable_malloc_hook = 1;
}
}
void free(void *p) {
if (enable_malloc_hook == 1) {
enable_malloc_hook = 0;
printf("free [+%s:%d]\n", __FILE__, __LINE__);
enable_malloc_hook = 1;
}
}
void init_hook(void) {
if (malloc_f == NULL)
malloc_f = dlsym(RTLD_NEXT, "malloc"); // dlsym 需要加上編譯條件 -ldl
if (free_f == NULL)
free_f = dlsym(RTLD_NEXT, "free");
}
#define DEBUG_MEM_LEAK init_hook();
#endif
int main() {
DEBUG_MEM_LEAK
void *p1 = malloc(10);
void *p2 = malloc(20);
free(p1);
}
這是改進(jìn)的代碼的運(yùn)行結(jié)果，但是又出現(xiàn)了一個(gè)問題，申請內(nèi)存的函數(shù)是在哪一行調(diào)用的，出現(xiàn)了問題，全是在同一行調(diào)用的，這顯然是有問題的。
我們可以使用 __builtin_return_address() 這個(gè)函數(shù)來解決，傳入 0 就返回上一層函數(shù)的信息，傳入 1 就返回上兩層函數(shù)的信息，以及類推。
#define _GNU_SOURCE
#include <dlfcn.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#if 1
// 定義回調(diào)函數(shù)類型
typedef void *(*malloc_t)(size_t size);
// 定義回調(diào)函數(shù)變量
malloc_t malloc_f = NULL;
// 同理
typedef void (*free_t)(void *p);
free_t free_f = NULL;
// flag 防止遞歸
int enable_malloc_hook = 1;
int enable_free_hook = 1;
void *malloc(size_t size) {
if (enable_malloc_hook == 1) {
enable_malloc_hook = 0;
void *caller = __builtin_return_address(0); // 返回上一層調(diào)用函數(shù)的信息
printf("malloc [+]: %p\n", caller);
enable_malloc_hook = 1;
}
}
void free(void *p) {
if (enable_malloc_hook == 1) {
enable_malloc_hook = 0;
void *caller = __builtin_return_address(0); // 返回上一層調(diào)用函數(shù)的信息
printf("free [-]: %p\n", caller);
enable_malloc_hook = 1;
}
}
void init_hook(void) {
if (malloc_f == NULL)
malloc_f = dlsym(RTLD_NEXT, "malloc"); // dlsym 需要加上編譯條件 -ldl
if (free_f == NULL)
free_f = dlsym(RTLD_NEXT, "free");
}
#define DEBUG_MEM_LEAK init_hook();
#endif
int main() {
DEBUG_MEM_LEAK
void *p1 = malloc(10);
void *p2 = malloc(20);
free(p1);
}運(yùn)行結(jié)果如圖，得到了一串地址，可以使用 addr2line 來查看具體信息。
下面改成文件版本
#define _GNU_SOURCE
#include <dlfcn.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#if 1
// 定義回調(diào)函數(shù)類型
typedef void *(*malloc_t)(size_t size);
// 定義回調(diào)函數(shù)變量
malloc_t malloc_f = NULL;
// 同理
typedef void (*free_t)(void *p);
free_t free_f = NULL;
// flag 防止遞歸
int enable_malloc_hook = 1;
int enable_free_hook = 1;
void *malloc(size_t size) {
if (enable_malloc_hook == 1) {
enable_malloc_hook = 0;
void *p = malloc_f(size);
void *caller = __builtin_return_address(0); // 返回上一層調(diào)用函數(shù)的信息
char buff[128] = { 0 };
sprintf(buff, "./mem/%p.mem", p); // 需要事前創(chuàng)建 mem 文件夾
FILE *fp = fopen(buff, "w");
fprintf(fp, "malloc[+%p] --> addr:%p, size: %ld\n", caller, p, size);
fflush(fp);
fclose(fp);
enable_malloc_hook = 1;
return p;
} else {
return malloc_f(size);
}
}
void free(void *p) {
if (enable_malloc_hook == 1) {
enable_malloc_hook = 0;
// void *caller = __builtin_return_address(0); // 返回上一層調(diào)用函數(shù)的信息
char buff[128] = { 0 };
sprintf(buff, "./mem/%p.mem", p); // 需要事前創(chuàng)建 mem 文件夾
if (unlink(buff) < 0) {
printf("double free addr:%p\n", p);
return;
}
free_f(p);
enable_malloc_hook = 1;
} else {
free_f(p);
}
}
void init_hook(void) {
if (malloc_f == NULL)
malloc_f = dlsym(RTLD_NEXT, "malloc"); // dlsym 需要加上編譯條件 -ldl
if (free_f == NULL)
free_f = dlsym(RTLD_NEXT, "free");
}
#define DEBUG_MEM_LEAK init_hook();
#endif
int main() {
DEBUG_MEM_LEAK
void *p1 = malloc(10);
void *p2 = malloc(20);
free(p1);
}
到此這篇關(guān)于C/C++實(shí)現(xiàn)內(nèi)存泄漏檢測詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++內(nèi)存泄漏檢測內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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