1 介紹
MemWatch由 Johan Lindh 編寫，是一個(gè)開放源代碼 C 語言內(nèi)存錯(cuò)誤檢測(cè)工具。MemWatch支持 ANSI C，它提供結(jié)果日志紀(jì)錄，能檢測(cè)雙重釋放（double-free）、錯(cuò)誤釋放（erroneous free）、內(nèi)存泄漏（unfreed memory）、溢出(Overflow)、下溢(Underflow)等等。
1.1 MemWatch的內(nèi)存處理
MemWatch將所有分配的內(nèi)存用0xFE填充，所以，如果你看到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)是用0xFE填充的，那就是你沒有初始化數(shù)據(jù)。例外是calloc()，它會(huì)直接把分配的內(nèi)存用0填充。
MemWatch將所有已釋放的內(nèi)存用0xFD填充(zapped with 0xFD).如果你發(fā)現(xiàn)你使用的數(shù)據(jù)是用0xFD填充的，那你就使用的是已釋放的內(nèi)存。在這種情況，注意MemWatch會(huì)立即把一個(gè)"釋放了的塊信息"填在釋放了的數(shù)據(jù)前。這個(gè)塊包括關(guān)于內(nèi)存在哪兒釋放的信息，以可讀的文本形式存放，格式為"FBI<counter>filename(line)"。如:"FBI<267>test.c(12)".使用FBI會(huì)降低free()的速度，所以默認(rèn)是關(guān)閉的。使用mwFreeBufferInfo(1)開啟。
為了幫助跟蹤野指針的寫情況，MemWatch能提供no-mans-land（NML）內(nèi)存填充。no-mans-land將使用0xFC填充.當(dāng)no-mans-land開啟時(shí)，MemWatch轉(zhuǎn)變釋放的內(nèi)存為NML填充狀態(tài)。
1.2初始化和結(jié)束處理
一般來說，在程序中使用MemWatch的功能，需要手動(dòng)添加mwInit()進(jìn)行初始化，并用對(duì)應(yīng)的mwTerm ()進(jìn)行結(jié)束處理。
當(dāng)然，如果沒有手動(dòng)調(diào)用mwInit()，MemWatch能自動(dòng)初始化.如果是這種情形，memwatch會(huì)使用atext()注冊(cè)mwTerm()用于atexit-queue. 對(duì)于使用自動(dòng)初始化技術(shù)有一個(gè)告誡;如果你手動(dòng)調(diào)用atexit()以進(jìn)行清理工作，memwatch可能在你的程序結(jié)束前就終止。為了安全起見，請(qǐng)顯式使用mwInit()和mwTerm().
涉及的函數(shù)主要有：
mwInit() mwTerm() mwAbort()
1.3 MemWatch的I/O 操作
對(duì)于一般的操作，MemWatch創(chuàng)建memwatch.log文件。有時(shí)，該文件不能被創(chuàng)建;MemWatch會(huì)試圖創(chuàng)建memwatNN.log文件，NN在01~99之間。
如果你不能使用日志，或者不想使用，也沒有問題。只要使用類型為"void func(int c)"的參數(shù)調(diào)用mwSetOutFunc()，然后所有的輸出都會(huì)按字節(jié)定向到該函數(shù).
當(dāng)ASSERT或者VERIFY失敗時(shí)，MemWatch也有Abort/Retry/Ignore處理機(jī)制。默認(rèn)的處理機(jī)制沒有I/O操作，但是會(huì)自動(dòng)中斷程序。你可以使用任何其他Abort/Retry/Ignore的處理機(jī)制,只要以參數(shù)"void func(int c)"調(diào)用mwSetAriFunc()。后面在1.2使用一節(jié)會(huì)詳細(xì)講解。
涉及的函數(shù)主要有：
mwTrace() mwPuts() mwSetOutFunc() mwSetAriFunc()
mwSetAriAction() mwAriHandler() mwBreakOut()
1.4 MemWatch對(duì)C++的支持
可以將MemWatch用于C++,但是不推薦這么做。請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀memwatch.h中關(guān)于對(duì)C++的支持。
2 使用
2.1 為自己的程序提供MemWatch功能
在要使用MemWatch的.c文件中包含頭文件"memwatch.h"
使用GCC編譯（注意：不是鏈接）自己的程序時(shí)，加入-DMEMWATCH -DMW_STDIO
如：gcc -DMEMWATCH -DMW_STDIO –o test.o –c test1.c
2.2 使用MemWatch提供的功能
1）在程序中常用的MemWatch功能有：
mwTRACE ( const char* format_string, ... );
或TRACE ( const char* format_string, ... );
mwASSERT ( int, const char*, const char*, int )
或ASSERT ( int, const char*, const char*, int )
mwVERIFY ( int, const char*, const char*, int )
或VERIFY ( int, const char*, const char*, int )
mwPuts ( const char* text )
ARI機(jī)制（ mwSetAriFunc(int (*func)(const char *))，
mwSetAriAction(int action)，
mwAriHandler ( const char* cause )）
mwSetOutFunc (void (*func)(int))
mwIsReadAddr(const void *p, unsigned len )
mwIsSafeAddr(void *p, unsigned len )
mwStatistics ( int level )
mwBreakOut ( const char* cause)
2）mwTRACE，mwASSERT，mwVERIFY和mwPuts顧名思義，就不再贅述。僅需要注意的是，Memwatch定義了宏TRACE, ASSERT 和 VERIFY.如果你已使用同名的宏,memwatch2.61及更高版本的memwatch不會(huì)覆蓋你的定義。MemWatch2.61及以后，定義了mwTRACE, mwASSERT 和 mwVERIFY宏，這樣，你就能確定使用的是memwatch的宏定義。2.61版本前的memwatch會(huì)覆蓋已存在的同名的TRACE, ASSERT 和 VERIFY定義。
當(dāng)然，如果你不想使用MemWatch的這幾個(gè)宏定義，可以定義MW_NOTRACE, MW_NOASSERT 和 MW_NOVERIFY宏，這樣MemWatch的宏定義就不起作用了。所有版本的memwatch都遵照這個(gè)規(guī)則。
3）ARI機(jī)制即程序設(shè)置的“Abort, Retry, Ignore選擇陷阱。
mwSetAriFunc：
設(shè)置“Abort, Retry, Ignore”發(fā)生時(shí)的MemWatch調(diào)用的函數(shù).當(dāng)這樣設(shè)置調(diào)用的函數(shù)地址時(shí)，實(shí)際的錯(cuò)誤消息不會(huì)打印出來，但會(huì)作為一個(gè)參數(shù)進(jìn)行傳遞。
如果參數(shù)傳遞NULL，ARI處理函數(shù)會(huì)被再次關(guān)閉。當(dāng)ARI處理函數(shù)關(guān)閉后， meewatch會(huì)自動(dòng)調(diào)用有mwSetAriAction()指定的操作。
正常情況下，失敗的ASSERT() or VERIFY()會(huì)中斷你的程序。但這可以通過mwSetAriFunc()改變，即通過將函數(shù)"int myAriFunc(const char *)"傳給它實(shí)現(xiàn)。你的程序必須詢問用戶是否中斷，重試或者忽略這個(gè)陷阱。返回2用于Abort， 1用于Retry，或者0對(duì)于Ignore。注意retry時(shí)，會(huì)導(dǎo)致表達(dá)式重新求值.
MemWatch有個(gè)默認(rèn)的ARI處理器。默認(rèn)是關(guān)閉的，但你能通過調(diào)用mwDefaultAri()開啟。注意這仍然會(huì)中止你的程序除非你定義MEMWATCH_STDIO允許MemWatch使用標(biāo)準(zhǔn)C的I/O流。
同時(shí)，設(shè)置ARI函數(shù)也會(huì)導(dǎo)致MemWatch不將ARI的錯(cuò)誤信息寫向標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出，錯(cuò)誤字符串而是作為'const char *'參數(shù)傳遞到ARI函數(shù).
mwSetAriAction：
如果沒有ARI處理器被指定，設(shè)置默認(rèn)的ARI返回值。默認(rèn)是MW_ARI_ABORT
mwAriHandler：
這是個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的ARI處理器，如果你喜歡就盡管用。它將錯(cuò)誤輸出到標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出，并從標(biāo)準(zhǔn)輸入獲得輸入。
mwSetOutFunc：
將輸出轉(zhuǎn)向調(diào)用者給出的函數(shù)(參數(shù)即函數(shù)地址)。參數(shù)為NULL，表示把輸出寫入日志文件memwatch.log.
mwIsReadAddr:
檢查內(nèi)存是否有讀取的權(quán)限
mwIsSafeAddr:
檢查內(nèi)存是否有讀、寫的權(quán)限
mwStatistics:
設(shè)置狀態(tài)搜集器的行為。對(duì)應(yīng)的參數(shù)采用宏定義。
#define MW_STAT_GLOBAL 0 /* 僅搜集全局狀態(tài)信息 */
#define MW_STAT_MODULE 1 /* 搜集模塊級(jí)的狀態(tài)信息 */
#define MW_STAT_LINE 2 /* 搜集代碼行級(jí)的狀態(tài)信息 */
#define MW_STAT_DEFAULT 0 /* 默認(rèn)狀態(tài)設(shè)置 */
mwBreakOut:
當(dāng)某些情況MemWatch覺得中斷(break into)編譯器更好時(shí)，就調(diào)用這個(gè)函數(shù).如果你喜歡使用MemWatch,那么可以在這個(gè)函數(shù)上設(shè)置執(zhí)行斷點(diǎn)。
其他功能的使用，請(qǐng)參考源代碼的說明。
2.3分析日志文件
日志文件memwatch.log中包含的信息主要有以下幾點(diǎn)：
測(cè)試日期
狀態(tài)搜集器的信息
使用MemWatch的輸出函數(shù)或宏（如TRACE等）的信息。
MemWatch捕獲的錯(cuò)誤信息
內(nèi)存使用的全局信息統(tǒng)計(jì)，包括四點(diǎn)：1）分配了多少次內(nèi)存 2）最大內(nèi)存使用量3）分配的內(nèi)存總量 4）為釋放的內(nèi)存總數(shù)
MemWatch捕獲的錯(cuò)誤記錄在日志文件中的輸出格式如下：
message: <sequence-number> filename(linenumber), information
2.4 注意事項(xiàng)
mwInit()和mwTerm()是對(duì)應(yīng)的.所以使用了多少次mwInit()，就需要調(diào)用多少次
mwTerm()用于終止MemWatch.
如果在流程中捕獲了程序的異常中斷，那么需要調(diào)用mwAbort()而不是
mwTerm()。即使有顯示的調(diào)用mwTerm()，mwAbort()也將終止MemWatch。
MemWatch不能確保是線程安全的。如果你碰巧使用Wind32或者你使用了線程，作為2.66，是初步支持線程的。定義WIN32或者M(jìn)W_PTHREADS以明確支持線程。這會(huì)導(dǎo)致一個(gè)全局互斥變量產(chǎn)生，同時(shí)當(dāng)訪問全局內(nèi)存鏈時(shí)，MemWatch會(huì)鎖定互斥變量，但這遠(yuǎn)不能證明是線程安全的。
3 結(jié)論
從MemWatch的使用可以得知，無法用于內(nèi)核模塊。因?yàn)镸emWatch自身就使用了應(yīng)用層的接口，而不是內(nèi)核接口。但是，對(duì)于普通的應(yīng)用層程序，我認(rèn)為還是比較有用，并且是開源的，可以自己修改代碼實(shí)現(xiàn)；它能方便地查找內(nèi)存泄漏，特別是提供的接口函數(shù)簡(jiǎn)單易懂，學(xué)習(xí)掌握很容易，對(duì)應(yīng)用層程序的單元測(cè)試會(huì)較適用。