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C++內(nèi)存泄漏及檢測工具詳解

更新時間：2013年10月09日 08:55:35 作者：

最簡單的方法當然是借助于專業(yè)的檢測工具，比較有名如BoundsCheck,功能非常強大，相信做C++開發(fā)的人都離不開它。此外就是不使用任何工具，而是自己來實現(xiàn)對內(nèi)存泄露的監(jiān)控

首先我們需要知道程序有沒有內(nèi)存泄露，然后定位到底是哪行代碼出現(xiàn)內(nèi)存泄露了，這樣才能將其修復。

最簡單的方法當然是借助于專業(yè)的檢測工具，比較有名如BoundsCheck,功能非常強大，相信做C++開發(fā)的人都離不開它。此外就是不使用任何工具，而是自己來實現(xiàn)對內(nèi)存泄露的監(jiān)控，分如下兩種情況：

一. 在 MFC 中檢測內(nèi)存泄漏

假如是用MFC的程序的話，很簡單。默認的就有內(nèi)存泄露檢測的功能。

我們用VS2005生成了一個MFC的對話框的程序,發(fā)現(xiàn)他可以自動的檢測內(nèi)存泄露.不用我們做任何特殊的操作. 仔細觀察,發(fā)現(xiàn)在每個CPP文件中,都有下面的代碼:

復制代碼代碼如下:

#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_NEW
#endif

DEBUG_NEW 這個宏定義在afx.h文件中，就是它幫助我們定位內(nèi)存泄漏。

在含有以上代碼的cpp文件中分配內(nèi)存后假如沒有刪除，那么停止程序的時候，VisualStudio的Output窗口就會顯示如下的信息了：

Detected memory leaks!
Dumping objects ->
d:\code\mfctest\mfctest.cpp(80) : {157} normal block at 0x003AF170, 4 bytes long.
Data: < > 00 00 00 00
Object dump complete.

在Output窗口雙擊粗體字那一行，那么IDE就會打開該文件，定位到該行，很容易看出是哪出現(xiàn)了內(nèi)存泄露。

二．檢測純C++的程序內(nèi)存泄露

我試了下用VisualStudio建立的Win32 Console Application和Win32 Project項目，結果都不能檢測出內(nèi)存泄露。

下面一步一步來把程序的內(nèi)存泄露檢測的機制建立起來。

首先，我們需要知道C運行庫的Debug版本提供了許多檢測功能，使得我們更容易的Debug程序。在MSDN中有專門的章節(jié)講這個，叫做Debug Routines，建議大家先看看里面的內(nèi)容吧。

我們會用到里面很重要的幾個函數(shù)。其中最重要的是 _CrtDumpMemoryLeaks();自己看MSDN里的幫助吧。使用這個函數(shù)，需要包含頭文件crtdbg.h

該函數(shù)只在Debug版本才有用，當在調(diào)試器下運行程序時，_CrtDumpMemoryLeaks 將在“Output(輸出)”窗口中顯示內(nèi)存泄漏信息.寫段代碼試驗一下吧，如下：

檢測內(nèi)存泄露版本一：

復制代碼代碼如下:

#include "stdafx.h"
#include <crtdbg.h>
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    int* p = new int();
    _CrtDumpMemoryLeaks();
    return 0;
}

運行后，在Output（輸出）窗口，顯示了如下的信息：

Detected memory leaks!
Dumping objects ->
{112} normal block at 0x003AA770, 4 bytes long.
Data: < > 00 00 00 00
Object dump complete.

但是這個只是告訴我們程序有內(nèi)存泄露，到底在哪泄露了一眼看不出來啊。

看我們的檢測內(nèi)存泄露版本二：

復制代碼代碼如下:

#include "stdafx.h"
#ifdef _DEBUG
#define DEBUG_CLIENTBLOCK   new( _CLIENT_BLOCK, __FILE__, __LINE__)
#else
#define DEBUG_CLIENTBLOCK
#endif
#define _CRTDBG_MAP_ALLOC
#include <crtdbg.h>
#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_CLIENTBLOCK
#endif
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    int* p = new int();
    _CrtDumpMemoryLeaks();
    return 0;
}

該程序定義了幾個宏，通過宏將Debug版本下的new給替換了，新的new記錄下了調(diào)用new時的文件名和代碼行.運行后，可以看到如下的結果：

Detected memory leaks!
Dumping objects ->
d:\code\consoletest\consoletest.cpp(21) : {112} client block at 0x003A38B0, subtype 0, 4 bytes long.
Data: < > 00 00 00 00
Object dump complete.

呵呵，已經(jīng)和MFC程序的效果一樣了，但是等一等?？聪氯缦碌拇a吧：

復制代碼代碼如下:

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    int* p = new int();
    _CrtDumpMemoryLeaks();
    delete p;
    return 0;
}

運行后可以發(fā)現(xiàn)我們刪除了指針，但是它仍然報內(nèi)存泄露。所以可以想象，每調(diào)用一次new，程序內(nèi)部都會將該調(diào)用記錄下來，類似于有個數(shù)組記錄，假如delete了，那么就將其從數(shù)組中刪除，而_CrtDumpMemoryLeaks()就是把這個數(shù)組當前的狀態(tài)打印出來。

所以除了在必要的時候Dump出內(nèi)存信息外，最重要的就是在程序退出的時候需要掉用一次_CrtDumpMemoryLeaks();

假如程序有不止一個出口，那么我們就需要在多個地方都調(diào)用該函數(shù)。

更進一步，假如程序在類的析構函數(shù)里刪除指針，怎么辦？例如：

復制代碼代碼如下:

#include "stdafx.h"
#ifdef _DEBUG
#define DEBUG_CLIENTBLOCK   new( _CLIENT_BLOCK, __FILE__, __LINE__)
#else
#define DEBUG_CLIENTBLOCK
#endif
#define _CRTDBG_MAP_ALLOC
#include <crtdbg.h>
#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_CLIENTBLOCK
#endif
class Test
{
public:
    Test()      {   _p = new int();     }
    ~Test()     {   delete _p;          }
    int* _p;
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    int* p = new int();
    delete p;
    Test t;
    _CrtDumpMemoryLeaks();
    return 0;
}

可以看到析構函數(shù)在程序退出的時候才調(diào)用，明明沒有內(nèi)存泄露，但是這樣的寫法還是報了。

如何改進呢,看檢測內(nèi)存泄露版本三：

復制代碼代碼如下:

#include "stdafx.h"
#ifdef _DEBUG
#define DEBUG_CLIENTBLOCK   new( _CLIENT_BLOCK, __FILE__, __LINE__)
#else
#define DEBUG_CLIENTBLOCK
#endif
#define _CRTDBG_MAP_ALLOC
#include <crtdbg.h>
#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_CLIENTBLOCK
#endif
class Test
{
public:
    Test()      {   _p = new int();     }
    ~Test()     {   delete _p;          }
    int* _p;
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    _CrtSetDbgFlag ( _CRTDBG_ALLOC_MEM_DF | _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF );
    int* p = new int();
    delete p;
    Test t;
    return 0;
}

_CrtSetDbgFlag ( _CRTDBG_ALLOC_MEM_DF | _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF );該語句在程序退出時自動調(diào)用 _CrtDumpMemoryLeaks。必須同時設置 _CRTDBG_ALLOC_MEM_DF 和 _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF.

這樣，該版本已經(jīng)達到了MFC一樣的效果了,但是我覺得光這樣還不夠，因為我們只是在Output窗口中輸出信息，對開發(fā)人員的提醒還不明顯，經(jīng)常會被遺漏，而且很多人就算發(fā)現(xiàn)了內(nèi)存泄露，但是不好修復，不會嚴重影響到程序外在表現(xiàn)，都不會修復。怎么樣能讓開發(fā)人員主動的修復內(nèi)存泄露的問題呢？記得曾經(jīng)和人配合寫程序，我的函數(shù)參數(shù)有要求，不能為空，但是別人老是傳空值，沒辦法了，只好在函數(shù)開始驗證函數(shù)參數(shù)，給他assert住，這樣程序運行時老是不停的彈出assert，調(diào)試程序那個煩壓，最后其他程序員煩了，就把這個問題給改好了，輸入?yún)?shù)就正確了。所以我覺得咱要讓程序員主動去做一件事，首先要讓他覺得做這個事是能減輕自己負擔，讓自己工作輕松的。呵呵，那咱們也這樣，當程序退出時，檢測到內(nèi)存泄露就讓程序提示出來。

看檢測內(nèi)存泄露版本四：

復制代碼代碼如下:

#include "stdafx.h"
#include <assert.h>
#ifdef _DEBUG
#define DEBUG_CLIENTBLOCK   new( _CLIENT_BLOCK, __FILE__, __LINE__)
#else
#define DEBUG_CLIENTBLOCK
#endif
#define _CRTDBG_MAP_ALLOC
#include <crtdbg.h>
#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_CLIENTBLOCK
#endif
void Exit()
{
    int i = _CrtDumpMemoryLeaks();
    assert( i == 0);
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    atexit(Exit);
    int* p = new int();
    return 0;
}

該版本會在程序退出時檢查內(nèi)存泄露，假如存在就會彈出提示對話框.

atexit(Exit);設置了在程序退出時執(zhí)行Exit()函數(shù)。Exit()函數(shù)中,假如存在內(nèi)存泄露，_CrtDumpMemoryLeaks()會返回非0值，就會被assert住了。

到這個版本已經(jīng)達到可以使用的程度了。但是我們還可以做些改進，因為真要準確的檢測到代碼中所有的內(nèi)存泄露，需要把代碼中的#define……拷貝到所有使用new的文件中。不可能每個文件都拷貝這么多代碼，所以我們可以將他提取出來，放在一個文件中，比如我是放在KDetectMemoryLeak.h中，該文件內(nèi)容如下：

復制代碼代碼如下:

#pragma once
#ifdef _DEBUG
#define DEBUG_CLIENTBLOCK   new( _CLIENT_BLOCK, __FILE__, __LINE__)
#else
#define DEBUG_CLIENTBLOCK
#endif
#define _CRTDBG_MAP_ALLOC
#include <stdlib.h>
#include <crtdbg.h>
#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_CLIENTBLOCK
#endif

然后將KDetectMemoryLeak.h包含在項目的通用文件中，例如用VS建的項目就將其包含在stdafx.h中?；蛘呶易约航ǖ囊粋€Common.h文件中，該文件包含一些通用的，基本所有文件都會用到的代碼。

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