在前面C++中基于Crt的內存泄漏檢測一文中提到的方法已經可以解決我們的大部分內存泄露問題了，但是該方法是有前提的，那就是一定要有源代碼，而且還只能是Debug版本調試模式下。實際上很多時候我們的程序會用到第三方沒有源代碼的模塊，有些情況下我們甚至懷疑系統模塊有內存泄露，但是有沒有證據，我們該怎么辦？ 這時我們就要依靠無所不能的WinDbg了。WinDbg的!heap命令非常強大，結合AppVerifier可以對堆(heap)內存進行詳細的跟蹤和分析， 我們接下來對下面的代碼進行內存泄漏的分析：// MemLeakTest.cpp : Defines the entry point for the console application.
//
#include "stdafx.h"
#include <Windows.h>
#include <stdio.h>
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
char* p1 = new char;
printf("%p\n", p1);
char* pLargeMem = new char[40000];
for(int i=0; i<1000; ++i)
{
char* p = new char[20];
}
system("pause");
return 0;
}
首先下載安裝AppVerifier， 可到這里下載， 把我們需要測試的程序添加到AppVerifier的檢測列表中， 然后保存。
注: 我們這里用AppVerifier主要是為了打開頁堆(page heap)調試功能，你也可以用系統工具 gflags.exe 來做同樣的事。 雙擊運行我們要調試的MemLeakTest.exe, 效果如下：
然后將WinDbg Attach上去， 輸入命令 !heap -p -a 0x02FC1FF8，結果如下：
0:001> !heap -p -a 0x02FC1FF8
address 02fc1ff8 found in
_DPH_HEAP_ROOT @ 2f01000
in busy allocation ( DPH_HEAP_BLOCK: UserAddr UserSize - VirtAddr VirtSize)
2f02548: 2fc1ff8 1 - 2fc1000 2000
5a8c8e89 verifier!AVrfDebugPageHeapAllocate+0x00000229
77485c4e ntdll!RtlDebugAllocateHeap+0x00000030
77447e5e ntdll!RtlpAllocateHeap+0x000000c4
774134df ntdll!RtlAllocateHeap+0x0000023a
5b06a65d vrfcore!VfCoreRtlAllocateHeap+0x00000016
5a92f9ea vfbasics!AVrfpRtlAllocateHeap+0x000000e2
72893db8 MSVCR90!malloc+0x00000079
72893eb8 MSVCR90!operator new+0x0000001f
012c1008 MemLeakTest!wmain+0x00000008 [f:\test\memleaktest\memleaktest\memleaktest.cpp @ 11]
77331114 kernel32!BaseThreadInitThunk+0x0000000e
7741b429 ntdll!__RtlUserThreadStart+0x00000070
7741b3fc ntdll!_RtlUserThreadStart+0x0000001b
怎么樣， 神奇吧？我們當分配該地址內存時的堆棧(stack)被完整地打印了出來。
當然有人很快會說：這是你知道內存地址的情況， 很多情況下我們是不知道該地址的，該如何分析？對于這種情況， 我們首先需要明確一些概念， 我們new出來的內存是分配在堆上， 那一個進程里究竟有多少個堆， 每個模塊都有自己單獨的堆嗎？實際上一個進程可以有任意多個堆，我們可以通過CreateHeap創建自己單獨的堆， 然后通過HeapAlloc分配內存。 我們new出來的內存是crt(C運行庫)分配的， 那就涉及到crt究竟有多少個堆了？ crt有多少個堆由你編譯每個模塊(Dll/Exe)時的編譯選項決定， 如果你運行庫選項用的是/MD, 那就和其他模塊共享一個堆; 如果用/MT， 那就是自己單獨的堆。大部分情況下我們會用/MD，這樣我們在一個模塊里new內存, 另一個模塊里delete不會有問題， 因為大家共享一個堆。明確這些概念之后， 我們看看我們的測試程序有多少個堆， 輸入!heap -p0:001> !heap -p
Active GlobalFlag bits:
vrf - Enable application verifier
hpa - Place heap allocations at ends of pages
StackTraceDataBase @ 00160000 of size 01000000 with 00000034 traces
PageHeap enabled with options:
ENABLE_PAGE_HEAP
COLLECT_STACK_TRACES
active heaps:
+ 1160000
ENABLE_PAGE_HEAP COLLECT_STACK_TRACES
NormalHeap - 1300000
HEAP_GROWABLE
+ 1400000
ENABLE_PAGE_HEAP COLLECT_STACK_TRACES
NormalHeap - 16b0000
HEAP_GROWABLE HEAP_CLASS_1
+ 2360000
ENABLE_PAGE_HEAP COLLECT_STACK_TRACES
NormalHeap - 1280000
HEAP_GROWABLE HEAP_CLASS_1
+ 2f00000
ENABLE_PAGE_HEAP COLLECT_STACK_TRACES
NormalHeap - 31d0000
HEAP_GROWABLE HEAP_CLASS_1
可以看到我們的測試程序一共有4 個堆。
接下來我們的問題就是確定哪個是我們的crt堆， 也就是我們需要分析每個堆創建時的堆棧(stack)情況.
我們接下來分析最后一個堆， handle是2f00000， 輸入!heap -p -h 02f00000 分析該堆的內存分配情況
0:001> !heap -p -h 02f00000
_DPH_HEAP_ROOT @ 2f01000
Freed and decommitted blocks
DPH_HEAP_BLOCK : VirtAddr VirtSize
02f01f04 : 02f09000 00002000
02f02e38 : 02f69000 00002000
037e2548 : 03892000 00002000
037e2514 : 03894000 00002000
Busy allocations
DPH_HEAP_BLOCK : UserAddr UserSize - VirtAddr VirtSize
02f01f6c : 02f05de8 00000214 - 02f05000 00002000
02f01f38 : 02f07800 00000800 - 02f07000 00002000
02f01ed0 : 02f0bde0 00000220 - 02f0b000 00002000
02f01e9c : 02f0df50 000000ac - 02f0d000 00002000
02f01e68 : 02f0ffe0 0000001f - 02f0f000 00002000
02f01e34 : 02f11fd8 00000028 - 02f11000 00002000
02f01e00 : 02f13fe0 0000001d - 02f13000 00002000
02f01dcc : 02f15fc0 0000003a - 02f15000 00002000
....
可以看到該堆 _DPH_HEAP_ROOT 結構的地址是 2f01000，通過dt命令打印該結構地址
0:001> dt ntdll!_DPH_HEAP_ROOT CreateStackTrace 2f01000
+0x0b8 CreateStackTrace : 0x0017cbe4 _RTL_TRACE_BLOCK
可以看到StackTrace的地址是 0x0017cbe4， 通過dds命令打印該地址內的符號
0:001> dds 0x0017cbe4
0017cbe4 00178714
0017cbe8 00007001
0017cbec 000f0000
0017cbf0 5a8c8969 verifier!AVrfDebugPageHeapCreate+0x439
0017cbf4 7743a9e8 ntdll!RtlCreateHeap+0x41
0017cbf8 5a930109 vfbasics!AVrfpRtlCreateHeap+0x56
0017cbfc 755fdda2 KERNELBASE!HeapCreate+0x55
0017cc00 72893a4a MSVCR90!_heap_init+0x1b
0017cc04 72852bb4 MSVCR90!__p__tzname+0x2a
0017cc08 72852d5e MSVCR90!_CRTDLL_INIT+0x1e
0017cc0c 5a8dc66d verifier!AVrfpStandardDllEntryPointRoutine+0x99
0017cc10 5b069164 vrfcore!VfCoreStandardDllEntryPointRoutine+0x121
0017cc14 5a92689c vfbasics!AVrfpStandardDllEntryPointRoutine+0x9f
0017cc18 7741af58 ntdll!LdrpCallInitRoutine+0x14
0017cc1c 7741fd6f ntdll!LdrpRunInitializeRoutines+0x26f
0017cc20 774290c6 ntdll!LdrpInitializeProcess+0x137e
0017cc24 77428fc8 ntdll!_LdrpInitialize+0x78
0017cc28 7741b2f9 ntdll!LdrInitializeThunk+0x10
0017cc2c 00000000
0017cc30 00009001
現在我們可以看到該堆被Create時的完整堆棧了， 通過堆棧，我們可以看到該堆正是由crt創建的， 也就是說我們new的內存都分配在該堆內。
如果你覺得上面跟蹤堆創建的過程太復雜，可以先忽略， 下面我們分析堆狀態， 輸入!heap -stat -h 0，它會分析所有堆的當前使用狀態， 我們著重關注我們的crt堆02f00000：Allocations statistics for
heap @ 02f00000
group-by: TOTSIZE max-display: 20
size #blocks total ( %) (percent of total busy bytes)
9c40 1 - 9c40 (52.66)
14 3ea - 4e48 (26.38)
1000 1 - 1000 (5.39)
800 2 - 1000 (5.39)
490 1 - 490 (1.54)
248 1 - 248 (0.77)
220 1 - 220 (0.72)
214 1 - 214 (0.70)
ac 2 - 158 (0.45)
82 2 - 104 (0.34)
6a 2 - d4 (0.28)
50 2 - a0 (0.21)
28 4 - a0 (0.21)
98 1 - 98 (0.20)
94 1 - 94 (0.19)
8a 1 - 8a (0.18)
2e 3 - 8a (0.18)
41 2 - 82 (0.17)
80 1 - 80 (0.17)
7c 1 - 7c (0.16)
我們可以看到排在第一位的是大小為0x9c40 (0n40000)的內存，分配了1次， 第二位的是大小為 0x14 (0n20) 的內存，分配了3ea (0n1002)次. 回頭再看我們的測試程序，怎么樣？ 是不是感覺很熟悉了。
輸入!heap -flt s 0x9c40， 讓WinDbg列出所有大小為0x9c40的內存：0:001> !heap -flt s 0x9c40
_DPH_HEAP_ROOT @ 1161000
Freed and decommitted blocks
DPH_HEAP_BLOCK : VirtAddr VirtSize
Busy allocations
DPH_HEAP_BLOCK : UserAddr UserSize - VirtAddr VirtSize
_HEAP @ 1300000
_DPH_HEAP_ROOT @ 1401000
Freed and decommitted blocks
DPH_HEAP_BLOCK : VirtAddr VirtSize
Busy allocations
DPH_HEAP_BLOCK : UserAddr UserSize - VirtAddr VirtSize
_HEAP @ 16b0000
_DPH_HEAP_ROOT @ 2361000
Freed and decommitted blocks
DPH_HEAP_BLOCK : VirtAddr VirtSize
Busy allocations
DPH_HEAP_BLOCK : UserAddr UserSize - VirtAddr VirtSize
_HEAP @ 1280000
_DPH_HEAP_ROOT @ 2f01000
Freed and decommitted blocks
DPH_HEAP_BLOCK : VirtAddr VirtSize
Busy allocations
DPH_HEAP_BLOCK : UserAddr UserSize - VirtAddr VirtSize
02f024e0 : 02fc63c0 00009c40 - 02fc6000 0000b000
_HEAP @ 31d0000
可以看到， WinDbg幫我們找到了一個符合要求的分配， 它的UserAddr是02fc63c0， 該地址實際上就是代碼char* pLargeMem = new char[40000]分配的地址， 按照開頭的方法， 輸入!heap -p -a 02fc63c0
0:001> !heap -p -a 02fc63c0
address 02fc63c0 found in
_DPH_HEAP_ROOT @ 2f01000
in busy allocation ( DPH_HEAP_BLOCK: UserAddr UserSize - VirtAddr VirtSize)
2f024e0: 2fc63c0 9c40 - 2fc6000 b000
5a8c8e89 verifier!AVrfDebugPageHeapAllocate+0x00000229
77485c4e ntdll!RtlDebugAllocateHeap+0x00000030
77447e5e ntdll!RtlpAllocateHeap+0x000000c4
774134df ntdll!RtlAllocateHeap+0x0000023a
5b06a65d vrfcore!VfCoreRtlAllocateHeap+0x00000016
5a92f9ea vfbasics!AVrfpRtlAllocateHeap+0x000000e2
72893db8 MSVCR90!malloc+0x00000079
72893eb8 MSVCR90!operator new+0x0000001f
012c101e MemLeakTest!wmain+0x0000001e [f:\test\memleaktest\memleaktest\memleaktest.cpp @ 13]
77331114 kernel32!BaseThreadInitThunk+0x0000000e
7741b429 ntdll!__RtlUserThreadStart+0x00000070
7741b3fc ntdll!_RtlUserThreadStart+0x0000001b
可以看到該堆棧就是我們new char[40000]的堆棧， 用同樣的方法， 我們可以分析出上面代碼for循環中的1000次內存泄漏。
最后， 總結一下， 通過WinDbg結合AppVerifier， 我們可以詳細的跟蹤堆中new出來的每一塊內存。 很多時候在沒有源代碼的Release版本中，在程序運行一段時間后，如果我們發現有大塊內存或是大量同樣大小的小內存一直沒有釋放， 我們就可以用上面的方法進行分析。有些情況下，我們甚至可以將 _CrtDumpMemoryLeaks()和WinDbg的!heap -p -a [address]命令結合起來使用， 由前者打印泄漏地址，后者分析調用堆棧，以便快速的定位問題。