基于源码内存泄漏的快速调试方法

可重现内存泄漏调试

1.    调试原理

VS内存泄漏调试基于CRT库的支持，其原理是调用内存分配的另外一个实现实例，从而记录内存分配时的程序信息（包括文件名和行号等）。在程序运行结束时，调用CRT的内存检测函数，定位到第几次分配的内存没有释放。之后设置内存分配函数在相应的次数之后中断，观察函数调用堆栈，从而确定用户代码分配内存的地方。

2.    情景模拟

 

(1).   在Debug版本时，调用new的另外一个实现实例，如下所示：

#ifdef _DEBUG #define DEBUG_CLIENTBLOCK   new( _CLIENT_BLOCK, __FILE__, __LINE__) #else #define DEBUG_CLIENTBLOCK #endif #define _CRTDBG_MAP_ALLOC #include  #ifdef _DEBUG #define new DEBUG_CLIENTBLOCK #endif

这个实现实例是CRT的内存调试功能，其函数原型及定义如下所示：

void *__CRTDECL operator new(         size_t cb,         int nBlockUse,         const char * szFileName,         int nLine         )         _THROW1(_STD bad_alloc) {     /* _nh_malloc_dbg already calls _heap_alloc_dbg in a loop and calls _callnewh        if the allocation fails. If _callnewh returns (very likely because no        new handlers have been installed by the user), _nh_malloc_dbg returns NULL.      */     void *res = _nh_malloc_dbg( cb, 1, nBlockUse, szFileName, nLine );     RTCCALLBACK(_RTC_Allocate_hook, (res, cb, 0));     /* if the allocation fails, we throw std::bad_alloc */     if (res == 0)     {         static const std::bad_alloc nomem;         _RAISE(nomem);     }     return res; }

 

(2).   模拟内存泄漏

char* p = new char[10];

 

(3).   在main函数退出之前调用CRT的内存分析函数

_CrtDumpMemoryLeaks();

 

(4).   程序运行完毕后，“输出（Output）窗口”会显示内存分析报告，如下所示

其中花括号中的数字｛N｝代表的是此块内存是系统第N次分配的，如果我们想知道是在程序源文件具体的哪一行分配的，只需要在系统第N次分配时下断点，然后根据函数调用堆栈就可以定位到用户代码调用new分配内存的那一行。

3.    泄漏分析

(1).   我们获得第N次分配的内存没有被释放后，可以通过如下函数，让程序在第N次分配时暂停下来。

_CrtSetBreakAlloc(N);

 

(2).   针对本问的例子，我们可以设置N为119，程序在分配到第119次内粗时会触发一个断点。

此时break程序执行，观察函数堆栈，如下所示：

根据函数堆栈，就可以定位到用户代码调用内存分配的地方了。

 

4.    优缺点

优点：

ü  易用性：借助与VS辅助平台，分析方便

缺点：

  入侵性:需要在程序代码中添加CRT的辅助函数

  局限性:只能分析泄漏内存的分配序号是固定的内存泄漏,并且需要源代码和Debug程序版本

 

Windbg+CRT内存泄漏调试

1.    调试原理

在调试版本，用CRT辅助函数，找到泄漏内存块的地址，之后通过结合Windbg的!heap命令对进程堆的内存进行跟踪和分析，从而找到内存泄漏的地方。

2.    情景模拟

模拟内存泄漏的代码如下所示：

// MemleakTest.cpp : Defines the entry point for the console application. //   #include "stdafx.h"     #ifdef _DEBUG #define DEBUG_CLIENTBLOCK   new( _CLIENT_BLOCK, __FILE__, __LINE__) #else #define DEBUG_CLIENTBLOCK #endif #define _CRTDBG_MAP_ALLOC #include #ifdef _DEBUG #define new DEBUG_CLIENTBLOCK #endif #include     int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) {          _CrtSetBreakAlloc(119);            char* p = new char[10];                   _CrtDumpMemoryLeaks();          system("pause");          return 0; }

3.    泄漏分析

(1).     用VS以调试的方式运行上述代码，执行到system(“pause”)时，观察输出窗口的内容，如下所示：

 

其中泄漏的内存块的地址为0x03196FF0

(2).     用VS剥离当前调试进程，并用Windbg附加到剥离的进程，设置好程序的符号路径后，用!heap命令进行此块内存的调用堆栈分析。

根据打印出来的函数堆栈，我们可以定位到分配此块内存时用户程序函数中的偏移量。

(3).     用ln命令查找此偏移量所在的源文件及行号

查看源代码，发现此处正好是我们分配此块内存的地方。

 

4.    优缺点

优点：

ü  易用性：借助CRT打印内存泄漏地址，用Windbg直接可以分析出泄漏内存的分配地址。

缺点：

  入侵性:需要在程序代码中添加CRT的辅助函数

  局限性:需要源代码和Debug程序版本