C++内存泄露和检测

拼搏现实的明天。 2024-02-19 18:18 89阅读 0赞

C++中的内存泄露一般指堆中的内存泄露。堆内存是我们手动malloc/realloc/new申请的，程序不会自动回收，需要调用free或delete手动释放，否则就会造成内存泄露。内存泄露其实还应该包括系统资料的泄露，比如socket连接等，使用完后也要释放。

**内存泄露的原因：**

总结下来，内存泄露大概有一下几个原因：

1、编码错误：malloc、realloc、new申请的内存在堆上，需要手动显示释放，调用free或delete。申请和释放必须成对出现malloc/realloc对应free，new对应delete。前者不会运行构造/析构函数，后者会。对于C++内置数据类型可能没差别，但是对于自己构造的类，可能在析构函数中释放系统资源或释放内存，所以要对应使用。

2、“无主”内存：申请内存后，指针指向内存的起始地址，若丢失或修改这个指针，那么申请的内存将丢失且没有释放。

3、异常分支导致资源未释放：程序正常执行没有问题，但是如果遇到异常，正常执行的顺序或分支会被打断，得不到执行。所以在异常处理的代码中，要确保系统资源的释放。

4、隐式内存泄露：程序运行中不断申请内存，但是直到程序结束才释放。有些服务器会申请大量内存作为缓存，或申请大量Socket资源作为连接池，这些资源一直占用直到程序退出。服务器运行起来一般持续几个月，不及时释放可能会导致内存耗尽。

5、类的析构函数为非虚函数：析构函数为虚函数，利用多态来调用指针指向对象的析构函数，而不是基类的析构函数。

**内存泄露的检测**

内存泄露的关键就是记录分配的内存和释放内存的操作，看看能不能匹配。跟踪每一块内存的声明周期，例如：每当申请一块内存后，把指向它的指针加入到List中，当释放时，再把对应的指针从List中删除，到程序最后检查List就可以知道有没有内存泄露了。Window平台下的Visual Studio调试器和C运行时（CRT）就是用这个原理来检测内存泄露。

在VS中使用时，需加上

\#define \_CRTDBG\_MAP\_ALLOC

\#include <crtdbg.h>

crtdbg.h的作用是将malloc和free函数映射到它们的调试版本\_malloc\_dbg和\_free\_dbg，这两个函数将跟踪内存分配和释放（在Debug版本中有效）

\_CrtDumpMemoryLeaks();

函数将显示当前内存泄露，也就是说程序运行到此行代码时的内存泄露，所有未销毁的对象都会报出内存泄露，因此要让这个函数尽量放到最后。

例如：

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  \#define \_CRTDBG\_MAP\_ALLOC
2.  \#include <crtdbg.h>
3.  \#include <iostream>
4.  **using** **namespace** std; 
5.  **int** main(**int** argc,**char**\*\* argv) 
6.  \{ 
7.  **char** \*str1 = NULL; 
8.  **char** \*str2 = NULL; 
9.   str1=**new** **char**\[100\]; 
10.  str2=**new** **char**\[50\]; 
11. 
12. **delete** str1; 
13.  \_CrtDumpMemoryLeaks(); 
14. **return** 0; 
15. \}

上述代码中，内存申请了两块，但是只释放了一块，运行调试，会在output窗口输出：

Dumping objects ->  
\{136\} normal block at 0x00084D70, 50 bytes long.  
Data: < > CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD  
Object dump complete.

可以看到会检测到内存泄露。 但是并没有检测到泄露内存申请的位置，已经加了宏定义\#define \_CRTDBG\_MAP\_ALLOC。原因是申请内存用的是new，而刚刚包含头文件和加宏定义是重载了malloc函数，并没有重载new操作符，所以要自己定义重载new操作符才能检测到泄露内存的申请位置。修改如下：

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

运行结果：

Detected memory leaks!  
Dumping objects ->  
e:\\c++\\test\\内存泄露检测2\\main.cpp(13) : \{62\} normal block at 0x001714F8, 50 bytes long.  
Data: < > CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD  
e:\\c++\\test\\内存泄露检测2\\main.cpp(12) : \{61\} normal block at 0x00171458, 100 bytes long.  
Data: < > CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD  
Object dump complete.

可以看到

main.cpp()括号里面的数字就是泄露内存的起始位置。那么后面的\{62\} normal block at 0x001714F8, 50 bytes long.  
代表什么？

大括号\{\}里面的数字表示第几次申请内存操作；0x001714F8表示泄露内存的起始地址，CD CD表示泄露内存的内容。

为什么是第62次申请内存，因为在初始化操作时也申请了内存。通过这个信息，可以设置断点。调用long \_CrtSetBreakAlloc(long nAllocID)可以再第nAllocID次申请内存是中断，在中断时获取的信息比在程序终止时获取的信息要多，你可以调试，查看变量状态，对函数调用调试分析，解决内存泄露。

block分为3中类型，此处为normal，表示普通，此外还有client表示客户端（专门用于MFC），CRT表示运行时（有CRT库来管理，一般不会泄露），free表示已经释放掉的块，igore表示要忽略的块。

在上面程序中，调用\_CrtDumpMemoryLeaks()来检测内存泄露，如果程序可能在多个地方终止，必须在多个地方调用这个函数，这样比较麻烦，可以在程序起始位置调用\_CrtSetDbgFlag ( \_CRTDBG\_ALLOC\_MEM\_DF | \_CRTDBG\_LEAK\_CHECK\_DF )，这样无论程序何时终止，都会在终止前调用\_CrtDumpMemoryLeaks()。

除此之外，还可以在某时刻设置检查点，获取当时内存状态的快照。比较不同时刻内存状态的差异。

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  \#define \_CRTDBG\_MAP\_ALLOC
2.  \#include <crtdbg.h>
3.  \#ifdef \_DEBUG //重载new
4.  \#define new new(\_NORMAL\_BLOCK, \_\_FILE\_\_, \_\_LINE\_\_) 
5.  \#endif
6.  \#include <iostream>
7.  **using** **namespace** std; 
8.  **int** main(**int** argc,**char**\*\* argv) 
9.  \{ 
10.  \_CrtMemState s1, s2, s3; 
11. **char** \*str1 = NULL; 
12. **char** \*str2 = NULL; 
13.  str1=(**char**\*)malloc(100); 
14.  \_CrtMemCheckpoint( &s1 );//记录内存快照
15.  \_CrtMemDumpStatistics( &s1 );//输出
16.  str2=**new** **char**\[50\]; 
17.  \_CrtMemCheckpoint( &s2 ); 
18.  \_CrtMemDumpStatistics( &s2 ); 
19. 
20. **if** ( \_CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) )//比较s1和s2，把比较结果输出到s3
21.  \_CrtMemDumpStatistics( &s3 );// dump 差异结果
22. 
23. **return** 0; 
24. \}

输出结果为：

0 bytes in 0 Free Blocks.  
100 bytes in 1 Normal Blocks.  
8434 bytes in 54 CRT Blocks.  
0 bytes in 0 Ignore Blocks.  
0 bytes in 0 Client Blocks.  
Largest number used: 8963 bytes.  
Total allocations: 14003 bytes.  
0 bytes in 0 Free Blocks.  
150 bytes in 2 Normal Blocks.  
8434 bytes in 54 CRT Blocks.  
0 bytes in 0 Ignore Blocks.  
0 bytes in 0 Client Blocks.  
Largest number used: 8963 bytes.  
Total allocations: 14053 bytes.  
0 bytes in 0 Free Blocks.  
50 bytes in 1 Normal Blocks.  
0 bytes in 0 CRT Blocks.  
0 bytes in 0 Ignore Blocks.  
0 bytes in 0 Client Blocks.  
Largest number used: 0 bytes.  
Total allocations: 50 bytes.

也可以用此法更复杂检测内存泄露，例如设置检查点，检查检查点之间的内存泄露。

[view plain]: http://blog.csdn.net/kangroger/article/details/39317503