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內(nèi)存泄漏

本文來自http://blog.csdn.net/zxcred

C++程序的復(fù)雜性很大一部分在于他的內(nèi)存管理，沒有C#那樣的垃圾回收機(jī)制，內(nèi)存管理對(duì)初學(xué)者來說很困難。經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存泄露的情況。那么我們寫程序如何避免內(nèi)存泄露呢？首先我們需要知道程序有沒有內(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)。
本文描述了如何檢測(cè)內(nèi)存泄露。最主要的是純C，C++的程序如何檢測(cè)內(nèi)存泄露。
現(xiàn)在有很多專業(yè)的檢測(cè)工具，比如比較有名的BoundsCheck, 但是這類工具也有他的缺點(diǎn)，我認(rèn)為首先BoundsCheck是商業(yè)軟件，呵呵。然后呢需要安裝，使用起來不太方便。因?yàn)槲覀儥z測(cè)的時(shí)候不一定經(jīng)常會(huì)啟動(dòng)他來檢測(cè)。這樣經(jīng)常會(huì)積累很多問題，那時(shí)要解決就麻煩了。最好就是從開始編碼，一步一步的都能隨時(shí)提醒我們內(nèi)存泄露。我們編程序會(huì)經(jīng)常調(diào)試，假如能在每次調(diào)試程序的時(shí)候都能自動(dòng)檢測(cè)內(nèi)存泄露就好了。

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。
下面一步一步來把程序的內(nèi)存泄露檢測(cè)的機(jī)制建立起來。
首先，我們需要知道C運(yùn)行庫的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。看下如下的代碼吧：

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，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。
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)問題給改好了，輸入?yún)?shù)就正確了。所以我覺得咱要讓程序員主動(dòng)去做一件事，首先要讓他覺得做這個(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。
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，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。或者我自己建的一個(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)用到的代碼東東。

好了，到現(xiàn)在，檢測(cè)內(nèi)存泄露總算完成了，而且他還能定位到到底是代碼中哪個(gè)文件，哪行出現(xiàn)了內(nèi)存泄露。下一篇文章將會(huì)講些實(shí)際遇到的一些問題，例如只知道有內(nèi)存泄露，但是不知道到底內(nèi)存泄露的具體位置，如何利用內(nèi)存斷點(diǎn)等技術(shù)來定位內(nèi)存泄露的位置啊，最后會(huì)從代碼的角度講下，怎么樣才能避免內(nèi)存泄露吧。

posted on 2009-06-03 12:57 Brandon 閱讀(203) 評(píng)論(0) 編輯收藏引用

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