檢測C++中的內存泄漏
對于C/C++程序員來說，內存泄漏是一個常見的也是令人頭疼的問題。一般我們常說的內存泄漏是指對內存的泄漏對內存是指程序從堆中分配的，大小任意的，使用完后必須顯示釋放的內存。
首先我們需要知道程序有沒有內存泄露，然后定位到底是哪行代碼出現內存泄露了，這樣才能將其修復。
最簡單的方法當然是借助于專業的檢測工具，比較有名如BoundsCheck,功能非常強大，相信做C++開發的人都離不開它。此外就是不使用任何工具，而是自己來實現對內存泄露的監控，分如下兩種情況：
一. 在 MFC 中檢測內存泄漏
假如是用MFC的程序的話，很簡單。默認的就有內存泄露檢測的功能。
我們用VS2005生成了一個MFC的對話框的程序,發現他可以自動的檢測內存泄露.不用我們做任何特殊的操作. 仔細觀察,發現在每個CPP文件中,都有下面的代碼:
- #ifdef _DEBUG
- #define new DEBUG_NEW
- #endif
DEBUG_NEW 這個宏定義在afx.h文件中，就是它幫助我們定位內存泄漏。
在含有以上代碼的cpp文件中分配內存后假如沒有刪除，那么停止程序的時候，VisualStudio的Output窗口就會顯示如下的信息了：
- 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就會打開該文件，定位到該行，很容易看出是哪出現了內存泄露。
#p#
二．檢測純C++的程序內存泄露
我試了下用VisualStudio建立的Win32 Console Application和Win32 Project項目，結果都不能檢測出內存泄露。
下面一步一步來把程序的內存泄露檢測的機制建立起來。
首先，我們需要知道C運行庫的Debug版本提供了許多檢測功能，使得我們更容易的Debug程序。在MSDN中有專門的章節講這個，叫做Debug Routines，建議大家先看看里面的內容吧。
我們會用到里面很重要的幾個函數。其中最重要的是 _CrtDumpMemoryLeaks;自己看MSDN里的幫助吧。使用這個函數，需要包含頭文件crtdbg.h
該函數只在Debug版本才有用，當在調試器下運行程序時，_CrtDumpMemoryLeaks 將在“Output(輸出)”窗口中顯示內存泄漏信息.寫段代碼試驗一下吧，如下：
檢測內存泄露版本一：
- #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.
但是這個只是告訴我們程序有內存泄露，到底在哪泄露了一眼看不出來啊。
看我們的檢測內存泄露版本二：
- #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;
- }
該程序定義了幾個宏，通過宏將Debug版本下的new給替換了，新的new記錄下了調用new時的文件名和代碼行.運行后，可以看到如下的結果：
- 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;
- }
運行后可以發現我們刪除了指針，但是它仍然報內存泄露。所以可以想象，每調用一次new，程序內部都會將該調用記錄下來，類似于有個數組記錄，假如delete了，那么就將其從數組中刪除，而_CrtDumpMemoryLeaks就是把這個數組當前的狀態打印出來。
所以除了在必要的時候Dump出內存信息外，最重要的就是在程序退出的時候需要掉用一次_CrtDumpMemoryLeaks;
假如程序有不止一個出口，那么我們就需要在多個地方都調用該函數。
更進一步，假如程序在類的析構函數里刪除指針，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;
- }
可以看到析構函數在程序退出的時候才調用，明明沒有內存泄露，但是這樣的寫法還是報了。
#p#
如何改進呢,看檢測內存泄露版本三：
- #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自動調用 _CrtDumpMemoryLeaks。必須同時設置 _CRTDBG_ALLOC_MEM_DF 和 _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF.
這樣，該版本已經達到了MFC一樣的效果了,但是我覺得光這樣還不夠，因為我們只是在Output窗口中輸出信息，對開發人員的提醒還不明顯，經常會被遺漏，而且很多人就算發現了內存泄露，但是不好修復，不會嚴重影響到程序外在表現，都不會修復。怎么樣能讓開發人員主動的修復內存泄露的問題呢？記得曾經和人配合寫程序，我的函數參數有要求，不能為空，但是別人老是傳空值，沒辦法了，只好在函數開始驗證函數參數，給他assert住，這樣程序運行時老是不停的彈出assert，調試程序那個煩壓，最后其他程序員煩了，就把這個問題給改好了，輸入參數就正確了。所以我覺得咱要讓程序員主動去做一件事，首先要讓他覺得做這個事是能減輕自己負擔，讓自己工作輕松的。呵呵，那咱們也這樣，當程序退出時，檢測到內存泄露就讓程序提示出來。
看檢測內存泄露版本四：
- #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;
- }
該版本會在程序退出時檢查內存泄露，假如存在就會彈出提示對話框.
atexit(Exit);設置了在程序退出時執行Exit函數。Exit函數中,假如存在內存泄露，_CrtDumpMemoryLeaks會返回非0值，就會被assert住了。
到這個版本已經達到可以使用的程度了。但是我們還可以做些改進，因為真要準確的檢測到代碼中所有的內存泄露，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，放在一個文件中，比如我是放在KDetectMemoryLeak.h中，該文件內容如下：
- #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包含在項目的通用文件中，例如用VS建的項目就將其包含在stdafx.h中。或者我自己建的一個Common.h文件中，該文件包含一些通用的，基本所有文件都會用到的代碼。
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