C++內(nèi)存泄漏及檢測(cè)工具詳解
首先我們需要知道程序有沒(méi)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(fù)。
最簡(jiǎn)單的方法當(dāng)然是借助于專業(yè)的檢測(cè)工具,比較有名如BoundsCheck,功能非常強(qiáng)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(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)存泄露的監(jiān)控,分如下兩種情況:
一. 在 MFC 中檢測(cè)內(nèi)存泄漏
假如是用MFC的程序的話,很簡(jiǎn)單。默認(rèn)的就有內(nèi)存泄露檢測(cè)的功能。
我們用VS2005生成了一個(gè)MFC的對(duì)話框的程序,發(fā)現(xiàn)他可以自動(dòng)的檢測(cè)內(nèi)存泄露.不用我們做任何特殊的操作. 仔細(xì)觀察,發(fā)現(xiàn)在每個(gè)CPP文件中,都有下面的代碼:
#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_NEW
#endif
DEBUG_NEW 這個(gè)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(méi)有刪除,那么停止程序的時(shí)候,VisualStudio的Output窗口就會(huì)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(huì)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(cè)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(xiàng)目,結(jié)果都不能檢測(cè)出內(nèi)存泄露。
下面一步一步來(lái)把程序的內(nèi)存泄露檢測(cè)的機(jī)制建立起來(lái)。
首先,我們需要知道C運(yùn)行庫(kù)的Debug版本提供了許多檢測(cè)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(gè),叫做Debug Routines,建議大家先看看里面的內(nèi)容吧。
我們會(huì)用到里面很重要的幾個(gè)函數(shù)。其中最重要的是 _CrtDumpMemoryLeaks();自己看MSDN里的幫助吧。使用這個(gè)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(dāng)在調(diào)試器下運(yùn)行程序時(shí),_CrtDumpMemoryLeaks 將在“Output(輸出)”窗口中顯示內(nèi)存泄漏信息.寫段代碼試驗(yàn)一下吧,如下:
檢測(cè)內(nèi)存泄露版本一:
#include "stdafx.h"
#include <crtdbg.h>
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
int* p = new int();
_CrtDumpMemoryLeaks();
return 0;
}
運(yùn)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(gè)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(lái)啊。
看我們的檢測(cè)內(nèi)存泄露版本二:
#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(gè)宏,通過(guò)宏將Debug版本下的new給替換了,新的new記錄下了調(diào)用new時(shí)的文件名和代碼行.運(yùn)行后,可以看到如下的結(jié)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:
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
int* p = new int();
_CrtDumpMemoryLeaks();
delete p;
return 0;
}
運(yùn)行后可以發(fā)現(xiàn)我們刪除了指針,但是它仍然報(bào)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(huì)將該調(diào)用記錄下來(lái),類似于有個(gè)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(gè)數(shù)組當(dāng)前的狀態(tài)打印出來(lái)。
所以除了在必要的時(shí)候Dump出內(nèi)存信息外,最重要的就是在程序退出的時(shí)候需要掉用一次_CrtDumpMemoryLeaks();
假如程序有不止一個(gè)出口,那么我們就需要在多個(gè)地方都調(diào)用該函數(shù)。
更進(jìn)一步,假如程序在類的析構(gòu)函數(shù)里刪除指針,怎么辦?例如:
#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(gòu)函數(shù)在程序退出的時(shí)候才調(diào)用,明明沒(méi)有內(nèi)存泄露,但是這樣的寫法還是報(bào)了。
如何改進(jìn)呢,看檢測(cè)內(nèi)存泄露版本三:
#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(yǔ)句在程序退出時(shí)自動(dòng)調(diào)用 _CrtDumpMemoryLeaks。必須同時(shí)設(shè)置 _CRTDBG_ALLOC_MEM_DF 和 _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF.
這樣,該版本已經(jīng)達(dá)到了MFC一樣的效果了,但是我覺(jué)得光這樣還不夠,因?yàn)槲覀冎皇窃贠utput窗口中輸出信息,對(duì)開發(fā)人員的提醒還不明顯,經(jīng)常會(huì)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(fù),不會(huì)嚴(yán)重影響到程序外在表現(xiàn),都不會(huì)修復(fù)。怎么樣能讓開發(fā)人員主動(dòng)的修復(fù)內(nèi)存泄露的問(wèn)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(méi)辦法了,只好在函數(shù)開始驗(yàn)證函數(shù)參數(shù),給他assert住,這樣程序運(yùn)行時(shí)老是不停的彈出assert,調(diào)試程序那個(gè)煩壓,最后其他程序員煩了,就把這個(gè)問(wèn)題給改好了,輸入?yún)?shù)就正確了。所以我覺(jué)得咱要讓程序員主動(dòng)去做一件事,首先要讓他覺(jué)得做這個(gè)事是能減輕自己負(fù)擔(dān),讓自己工作輕松的。呵呵,那咱們也這樣,當(dāng)程序退出時(shí),檢測(cè)到內(nèi)存泄露就讓程序提示出來(lái)。
看檢測(cè)內(nèi)存泄露版本四:
#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(huì)在程序退出時(shí)檢查內(nèi)存泄露,假如存在就會(huì)彈出提示對(duì)話框.
atexit(Exit);設(shè)置了在程序退出時(shí)執(zhí)行Exit()函數(shù)。Exit()函數(shù)中,假如存在內(nèi)存泄露,_CrtDumpMemoryLeaks()會(huì)返回非0值,就會(huì)被assert住了。
到這個(gè)版本已經(jīng)達(dá)到可以使用的程度了。但是我們還可以做些改進(jìn),因?yàn)檎嬉獪?zhǔn)確的檢測(cè)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(gè)文件都拷貝這么多代碼,所以我們可以將他提取出來(lái),放在一個(gè)文件中,比如我是放在KDetectMemoryLeak.h中,該文件內(nèi)容如下:
#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(xiàng)目的通用文件中,例如用VS建的項(xiàng)目就將其包含在stdafx.h中?;蛘呶易约航ǖ囊粋€(gè)Common.h文件中,該文件包含一些通用的,基本所有文件都會(huì)用到的代碼。
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