内存_浅谈C++中内存泄漏的检测

首先我们需要知道程序有没有内存泄露，然后定位到底是哪行代码出现内存泄露了，这样才能将其修复。
最简单的方法当然是借助于专业的检测工具，比较有名如 BoundsCheck, 功能非常强大，相信做 C++ 开发的人都离不开它。此外就是不使用任何工具，而是自己来实现对内存泄露的监控，分如下两种情况：
一 .  在  MFC  中检测内存泄漏
假如是用 MFC 的程序的话，很简单。默认的就有内存泄露检测的功能。
我们用 VS2005 生成了一个 MFC 的对话框的程序 , 发现他可以自动的检测内存泄露 . 不用我们做任何特殊的操作 .  仔细观察 , 发现在每个 CPP 文件中 , 都有下面的代码 :
#ifdef _DEBUG
#define  new DEBUG_NEW
#endif
DEBUG_NEW  这个宏定义在 afx.h 文件中，就是它帮助我们定位内存泄漏。
     在含有以上代码的 cpp 文件中分配内存后假如没有删除，那么停止程序的时候， VisualStudio 的 Output 窗口就会显示如下的信息了：
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 窗口双击粗体字那一行，那么 IDE 就会打开该文件，定位到该行，很容易看出是哪出现了内存泄露。
二．检测纯 C++ 的程序内存泄露
我试了下用 VisualStudio 建立的 Win32 Console Application 和 Win32 Project 项目，结果都不能检测出内存泄露。
下面一步一步来把程序的内存泄露检测的机制建立起来。
首先，我们需要知道 C 运行库的 Debug 版本提供了许多检测功能，使得我们更容易的 Debug 程序。在 MSDN 中有专门的章节讲这个，叫做 Debug Routines ，建议大家先看看里面的内容吧。
我们会用到里面很重要的几个函数。其中最重要的是  _CrtDumpMemoryLeaks(); 自己看 MSDN 里的帮助吧。使用这个函数，需要包含头文件 crtdbg.h
该函数只在 Debug 版本才有用，当在调试器下运行程序时， _CrtDumpMemoryLeaks  将在 “Output( 输出 )” 窗口中显示内存泄漏信息 . 写段代码试验一下吧，如下：
  检测内存泄露版本一：
#include  " stdafx.h "
#include  < crtdbg.h >
int  _tmain( int  argc, _TCHAR *  argv[])
{
     int *  p  =   new   int ();
    _CrtDumpMemoryLeaks();
     return   0 ;
}
  运行后，在 Output （输出）窗口，显示了如下的信息：
Detected memory leaks!
Dumping objects - >
{ 112 } normal block at  0x003AA770 ,   4  bytes long .
 Data:  <      >   00   00   00   00  
Object dump complete .
  但是这个只是告诉我们程序有内存泄露，到底在哪泄露了一眼看不出来啊。
    看我们的检测内存泄露版本二：

#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 ;
}
   该程序定义了几个宏，通过宏将 Debug 版本下的 new 给替换了，新的 new 记录下了调用 new 时的文件名和代码行 . 运行后，可以看到如下的结果：

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，已经和 MFC 程序的效果一样了，但是等一等。看下如下的代码吧：

int  _tmain( int  argc, _TCHAR *  argv[])
{
     int *  p  =   new   int ();
    _CrtDumpMemoryLeaks();
    delete p;
     return   0 ;
}

运行后可以发现我们删除了指针，但是它仍然报内存泄露。所以可以想象，每调用一次 new ，程序内部都会将该调用记录下来，类似于有个数组记录，假如 delete 了，那么就将其从数组中删除，而 _CrtDumpMemoryLeaks() 就是把这个数组当前的状态打印出来。
所以除了在必要的时候 Dump 出内存信息外，最重要的就是在程序退出的时候需要掉用一次 _CrtDumpMemoryLeaks();
假如程序有不止一个出口，那么我们就需要在多个地方都调用该函数。
更进一步，假如程序在类的析构函数里删除指针，怎么办？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 ;
}
   可以看到析构函数在程序退出的时候才调用，明明没有内存泄露，但是这样的写法还是报了。
   如何改进呢 , 看检测内存泄露版本三：

#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 ); 该语句在程序退出时自动调用  _CrtDumpMemoryLeaks 。必须同时设置  _CRTDBG_ALLOC_MEM_DF  和  _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF.
这样，该版本已经达到了 MFC 一样的效果了 , 但是我觉得光这样还不够，因为我们只是在 Output 窗口中输出信息，对开发人员的提醒还不明显，经常会被遗漏，而且很多人就算发现了内存泄露，但是不好修复，不会严重影响到程序外在表现，都不会修复。怎么样能让开发人员主动的修复内存泄露的问题呢？记得曾经和人配合写程序，我的函数参数有要求，不能为空，但是别人老是传空值，没办法了，只好在函数开始验证函数参数，给他 assert 住，这样程序运行时老是不停的弹出 assert ，调试程序那个烦压，最后其他程序员烦了，就把这个问题给改好了，输入参数就正确了。所以我觉得咱要让程序员主动去做一件事，首先要让他觉得做这个事是能减轻自己负担，让自己工作轻松的。呵呵，那咱们也这样，当程序退出时，检测到内存泄露就让程序提示出来。
  看检测内存泄露版本四：

#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 ;
}

该版本会在程序退出时检查内存泄露，假如存在就会弹出提示对话框 .
 atexit(Exit); 设置了在程序退出时执行 Exit() 函数。 Exit() 函数中 , 假如存在内存泄露， _CrtDumpMemoryLeaks() 会返回非 0 值，就会被 assert 住了。
到这个版本已经达到可以使用的程度了。但是我们还可以做些改进，因为真要准确的检测到代码中所有的内存泄露，需要把代码中的 #define…… 拷贝到所有使用 new 的文件中。不可能每个文件都拷贝这么多代码，所以我们可以将他提取出来，放在一个文件中，比如我是放在 KDetectMemoryLeak.h 中，该文件内容如下：

#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
然后将 KDetectMemoryLeak.h 包含在项目的通用文件中，例如用 VS 建的项目就将其包含在 stdafx.h 中。或者我自己建的一个 Common.h 文件中，该文件包含一些通用的，基本所有文件都会用到的代码。