内存泄漏检测

内存泄漏检测

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2013年5月14日

 

1  内存泄漏

1.1 定义

Memory leaks，也称存储渗漏。动态分配的内存空间，在使用完成后没有释放，导致程序一直占据该内存单元，直到程序结束。

当程序申请了一块内存，但指向这块内存的指针销毁了。那么这块内存无法释放，则此块内存泄漏了。

1.2 表现

内存泄漏导致程序占据的内存越来越多，直到程序结束或内存资源全部占用，系统崩溃。

1.3 分类

1.3.1 常发性

多次执行，每次都会有泄漏发生。

1.3.2 偶发性

特定环境下发生泄漏。

1.3.3 一次性

每次仅发生一块泄漏

1.3.4 隐式

程序不断申请内存，但却在程序结束时才释放，长时间运行时会产生与内存泄漏一样的效果。

1.4 避免

1.4.1 尽量减少手动分配内存，使用其它方式代替。

1.4.2 数组应使用stl容器代替。

1.4.3 尽量使用智能指针。

1.4.4 New和Delete的成对使用。这里要注意异常时要释放资源。

1.4.5 所有继承使用虚析构函数，所有接口使用定义这空的虚析构函数，避免无法级联析构造成内存泄漏。

2 内存泄漏检测

MS的官方支持MFC内存泄漏方法，其它C++文件也可以检测，但无法定位。

此方法可以将malloc和free用_malloc_debug和_free_debug替换，可以跟踪内存分配。如果检测到预定义的_CRT_MAP_ALLOC，则可以输出内存泄漏所在的代码位置。

2.1 概要步骤

1)   添加支持文件

2)   设置结束后内存泄漏检测

3)   多运行几次，确定固定的内存分配号

4)   根据输出的内存分配号，设置内存断点

5)   在运行到内存断点后，查看调用堆栈，找到泄漏点

2.1.1 示例

//check memory leak

#define _CRT_MAP_ALLOC

#include <cstdlib>

#include <crtdbg.h>

。。。

  _CrtSetDbgFlag(_CRTDBG_ALLOC_MEM_DF|_CRTDBG_LEAK_CHECK_DF);

。。。

。。。

  _CrtSetBreakAlloc(13810);

。。。

。。。

找到内存泄漏点并修复。

2.2 添加支持文件

#define _CRT_MAP_ALLOC//定位功能

#include <stdlib.h>//crtdbg支持库

#include <crtdbg.h>//内存泄漏检测库

注意顺序固定！

2.3 输出检测信息

_CrtDumpMemeryLeaks():输出检测信息，检测此前的内存泄漏状态。

_CrtSetDbgFlag(_CRTDBG_ALLOC_MEM_DF|_CRTDBG_LEAK_CHECK_DF):设置内存泄漏检测状态，这样可以在每次退出时自动测试，适用于多个可能出口的情况。

3 内存检测报告

3.1 报告格式

｛内存分配序号｝ 块类型 block at 内存位置（16进制表示），内存泄漏数量 bytes long，Data:<前16字节内容> 每个字节的内容（16进制表示）。

3.1.1 注释

内存分配序号：当前内存块被依次分配的序号。

3.2 示例

{366}normal block at 0x0020FEA8, 200 bytes long. Data: <                > CD CD CD CD CD CD CD CD CDCD CD CD CD CD CD CD

3.3 调试信息输出到输出窗口

3.3.1 格式

_RPTn(类型，内容，参数)；n表示参数的个数。参数格式与printf格式相同。

变体有：_RPTFn()，_RPTWn()，_RPTFWn()。

 

类型有三种：

_CRT_WARN：在输出窗口显示。

_CRT_ERROR：以调试错误窗口形式显示。

_CRT_ASSERT：以调试断言错误窗口形式显示。

内容：格式化输出方式，与后面的参数对应。

参数：参数的数目要在_RPTn()中由n指定。

3.3.2 示例

    _RPT0(_CRT_ERROR,"Type:_CRT_ERROR!");

    _CrtMemDumpStatistics(&s1);

    _RPT0(_CRT_ASSERT,"Type:_CRT_ASSERT");

    _CrtMemDumpStatistics(&s2);

    _CrtMemDifference(&s3,&s1,&s2);

    _RPT1(_CRT_WARN,"%s","Type:_CRT_WARN\n");

 

 

4 内存分配号的使用：内存断点

内存分配号可以在Quick Watch、Watch或者代码中指定在内存分配到此号时，程序进入中断调试状态。

注意：由于内存分配号并不是保持不变的，所以在使用时，要注意此号是否会改变。

内存断点的从分配后的高次序向低次序进行调试，因为最后的内存泄漏可能导致其操作中其它的内存没有释放。

4.1 在代码中设置分配内存断点（静态断点）

在窗口中设置内存断点每次都要重新设置value值，操作步骤也比较麻烦，可以使用代码中设置断点。

_CrtSetBreakAlloc(value);或_CrtBreakAlloc= value;

两都效果相同。

如：_CrtSetBreakAlloc(366);与_CrtBreakAlloc= 366;效果是一样的。

 

4.2 在监视窗口中设置分配内存断点（动态断点）

4.2.1 首先确定自己的程序使用的C运行库类别

方法是程序Propertise -> C/C++ -> Code Generation-> Runtime Library选项，若为Multi-threaded Debug(/MTd)，则为静态链接，若为Multi-threaded Debug DLL(/MDd)，则为动态链接。

4.2.2 设置监视位置

    然后按F11启动程序，程序会停在入口点。此时调出Watch窗口，动态设置监视的内存地址。

a)   静态链接 在name项中输入_crtBreakAlloc，在value项中输入你要定位的内存分配编号；

b)   动态链接 在name项中输入{,,msvcr100d.dll}_crtBreakAlloc，在value项中输入内存分配号。

注意：msvcr100d.dll是vc2010环境使用的Debug运行库dll，若你用的是其他版本vc，请换成对应版本的dll。

注意：这种方法每次运行都会重置value值为-1，所有要注意每次运行时设置value值。

4.2.3 调试程序

断点中断之后，就可以查看调用堆栈，找到中断位置的上下文，查找可能出现问题的位置。

 

5 内存块类型

内存块类型：自由块，忽略块，普通块，客户端块，CRT块。

自由块：处理内存中，可以被使用的块。

忽略块：被特殊标示的块。

普通块：程序中使用的自由存储块。

客户端块：MFC为需要析构对象创建的内存块。

CRT块：CRT内部使用的块。

6 内存状态比较

比较内存中各种内存块的数量，可以确定在不同时刻内存的使用状态，如果两个时刻的内存状态应该保持一致，则可以此为据确定有没有发生内存泄漏。

6.1 内存状态快照结构

_CRT_MEM_STATE:内存状态结构。

6.2 获取内存状态快照

_CrtMemCheckPoint (_CRT_MEM_STATE * m):将当前内存状态装入内存状态结构中。

6.3 导出内存状态快照

_CrtMemDumpStatistic(const _CRT_MEM_STATE * m):将当前内存状态输出到输出窗口中。

6.4 比较内存状态快照

_CrtMemDifference(_CRT_MEM_STATE * md,const_CRT_MEM_STATE * mold, _CRT_MEM_STATE * mnew):将新旧两个快照比较，将结构输出到差异状态md中。

6.5 示例

    _CrtMemState s1,s2,s3;

    _CrtMemCheckpoint(&s1);

    char *p = new char[200];

    _CrtMemCheckpoint(&s2);

    _CrtMemDifference(&s3,&s1,&s2);

    _CrtMemDumpStatistics(&s3);

 

7 Bounds Checker检测内存泄漏

Micro Focus公司出口的Dev PartnerBoundsChecker可以检测内存泄漏，能够集成到VS之中，运行时自动检测，使用方便。

7.1 下载安装BoundsCheck

版本：DevPartner Studio Visual C++ Edition 10.0（vs2010可用）

7.2 运行检测

点击BoundsCheck的运行检测按钮，进入BoundsCheck的检测运行状态。

 

7.3 查找修改

如果出现内存泄漏，根据提示，找到出现的源代码位置，进行检查，修改代码。

只需要修改代码中编辑的地方，系统自动填写的代码不用处理。