C++使用CRT庫檢測內存泄漏的方法詳解

更新時間：2024年06月07日 11:54:03 作者：七凌、

內存泄漏是 C/C++ 應用程序中最微妙、最難以發(fā)現(xiàn)的 bug,存泄漏是由于之前分配的內存未能正確解除分配而導致的, 內存泄漏的檢測工具有很多,CRT庫,是Visual Studio 自帶的,所以我們可以開箱即用,所以下面我們就來一起學習一下如何使用CRT庫檢測內存泄漏

內存泄漏是 C/C++ 應用程序中最微妙、最難以發(fā)現(xiàn)的 bug，存泄漏是由于之前分配的內存未能正確解除分配而導致的。最開始的少量內存泄漏可能沒被發(fā)現(xiàn)，但隨時間推移，會導致各種問題，從性能變差到程序由于內存不足而崩潰。內存泄漏的應用會耗盡全部可用內存，導致其它程序崩潰，從而讓人難以分辨是哪個程序引發(fā)問題。即使無害的內存泄漏也可能表明存在其他應糾正的問題。

一、CRT 庫簡介

內存泄漏的檢測工具有很多，大多數(shù)的內存泄漏檢測工具都要我們手動安裝才能使用，但是CRT(C 運行時庫)庫，是Visual Studio 自帶的，所以我們可以開箱即用，無需安裝其他的內存泄漏檢測工具。

所以下面我們就來一起學習一下如何使用CRT庫檢測內存泄漏：

CRT檢測內存泄漏原理：內存分配要通過CRT在運行時實現(xiàn)，只要在分配內存和釋放內存時分別做好記錄，程序結束時對比分配內存和釋放內存的記錄就可以確定是不是有內存泄漏。

二、CRT 庫的使用

1、啟用內存泄漏檢測

檢測內存泄漏的主要工具是「C/C++ 調試程序」和「CRT 調試堆函數(shù)」，若要啟用調試堆的所有函數(shù)，在 C++ 程序中，按以下順序包含以下語句：

#define _CRTDBG_MAP_ALLOC
#include <stdlib.h>
#include <crtdbg.h>

#define 語句將 CRT 堆函數(shù)的基礎版本映射到對應的調試版本，如果省略 #define 語句，內存泄漏轉儲包含的有用信息將有所簡化。
#include <crtdbg.h> 會將 malloc 和 free 函數(shù)映射到其調試版本 _malloc_dbg 和_free_dbg，它們跟蹤內存分配和解除分配。此映射只在包含 _DEBUG的調試版本中發(fā)生。發(fā)布版本則會使用普通的 malloc 和 free 函數(shù)。

2、設置應用退出時顯示內存泄漏報告

在使用了上面的語句啟用調試堆函數(shù)后，需要在應用出口點之前放置 _CrtDumpMemoryLeaks，從而在應用退出時顯示內存泄漏報告。

_CrtDumpMemoryLeaks();

如果你的應用程序有多個出口點，每一個出口點都要設置這個函數(shù)也太復雜了，所以我們可以在應用程序開頭調用 _CrtSetDbgFlag并傳入一些參數(shù)來幫助我們簡化這個操作。

_CrtSetDbgFlag ( _CRTDBG_ALLOC_MEM_DF | _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF );

_CRTDBG_ALLOC_MEM_DF
- 含義：啟用內存分配調試。
- 作用：當啟用該標志時，CRT 會在每次內存分配時記錄調試信息，包括分配的文件名和行號。這些信息在內存泄漏報告中非常有用，可以幫助你確定內存泄漏發(fā)生的位置。
_CRTDBG_LEAK_CHECK_DF
- 含義：啟用內存泄漏檢測。
- 作用：當啟用該標志時，程序退出時 CRT 會自動檢查未釋放的內存，并生成內存泄漏報告。這可以幫助你發(fā)現(xiàn)和修復內存泄漏問題。
_CRTDBG_CHECK_ALWAYS_DF
- 作用：當設置該標志時，CRT會在每次分配或釋放內存時檢查整個堆的完整性。這意味著每次內存操作（如 malloc、free、new、delete）都會觸發(fā)堆完整性檢查。通過這種操作能檢測一些內存越界的問題。當然也可以手動調用_CrtCheckMemory() 函數(shù)進行立即檢測。

3、豐富內存泄漏報告

為了豐富我們的內存泄漏報告，我們可以重定義 new malloc 用以捕獲文件名和行號

// 重定義 new malloc 以捕獲文件名和行號
#ifdef _DEBUG
#define new   new(_NORMAL_BLOCK, __FILE__, __LINE__)
#define   malloc(s)  _malloc_dbg(s, _NORMAL_BLOCK, __FILE__, __LINE__)
#endif

4、演示使用

我們通過下面的一個完整的示例，展示如何使用 CRT進行內存泄漏檢測：

#define _CRTDBG_MAP_ALLOC
#include <stdlib.h>
#include <crtdbg.h>
#include <iostream>

// 重定義 new malloc 以捕獲文件名和行號
#ifdef _DEBUG
#define new   new(_NORMAL_BLOCK, __FILE__, __LINE__)
#define   malloc(s)  _malloc_dbg(s, _NORMAL_BLOCK, __FILE__, __LINE__)
#endif

void leakMemory() {
    int* p = new int[10]; // 這是一個內存泄漏示例
}

int main() 
{
    // 啟用內存分配調試和內存泄漏檢測
    _CrtSetDbgFlag(_CRTDBG_ALLOC_MEM_DF | _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF | _CRTDBG_CHECK_ALWAYS_DF);

    leakMemory();

    std::cout << "Program finished." << std::endl;
    
    return 0;
}

我們按F5進行調試時，當程序運行完畢，我們在輸出窗口可以看到：