前言 - 内存越界处理
我们先看设计图. 内存越界检查原理如下
上面原理是不是很简单. 而这恰恰是最通用的做法. 美的东西不负责. 美很重要.
那我们按照上面设计思路. 首先构建 接口文件 checkmem.h
#ifndef _H_MEMCHECK_CHECKMEM
#define _H_MEMCHECK_CHECKMEM
#include
/*
* 对malloc进行的封装, 添加了边界检测内存块
* (inline 原本分_DEBUG有宏处理, 后面没加等于没用)
* sz : 申请内存长度
* : 返回得到的内存首地址
*/
extern inline void* mc_malloc(size_t sz);
/*
* 对calloc进行封装, 添加边界检测内存块
* cut : 申请的个数
* sz : 每个的大小
*/
extern inline void* mc_calloc(size_t cut, size_t sz);
/*
* 对relloc进行了封装, 同样添加了边间检测内存块
*/
extern inline void* mc_realloc(void* ptr, size_t sz);
/*
* 对内存检测, 看是否出错, 出错直接打印错误信息
* 只能检测, check_* 得到的内存
*/
extern inline void mc_check(void* ptr);
#endif // !_H_MEMCHECK_CHECKMEM
主要是对 malloc, calloc, realloc 进行添加尾部和头部的内存块处理. 就这么简单一步. 假如能看懂上面设计思路图.
这些代码都可以跳过了. 思路比代码重要. 好那我们继续展现实现部分. checkmem.c
#include "checkmem.h"
#include
#include
#include <string.h>
#include
// 控制台打印错误信息, fmt必须是双引号括起来的宏
#define CERR(fmt, ...) \
fprintf(stderr,"[%s:%s:%d][error %d:%s]" fmt "\r\n",\
__FILE__, __func__, __LINE__, errno, strerror(errno), ##__VA_ARGS__)
//控制台打印错误信息并退出, t同样fmt必须是 ""括起来的字符串常量
#define CERR_EXIT(fmt,...) \
CERR(fmt,##__VA_ARGS__),exit(EXIT_FAILURE)
// 插入字节块的个数
#define _INT_CHECK (1<<4)
/*
* 对malloc进行的封装, 添加了边界检测内存块
* sz : 申请内存长度
* : 返回得到的内存首地址
*/
inline void*
mc_malloc(size_t sz) {
// 头和尾都加内存检测块, 默认0x00
char* ptr = calloc(1, sz + 2 * _INT_CHECK);
if (NULL == ptr) {
CERR_EXIT("malloc sz + sizeof struct check is error!");
}
//前四个字节保存 最后一个内存块地址 大小
size_t* iptr = (size_t*)ptr;
*iptr = sz + _INT_CHECK;
return ptr + _INT_CHECK;
}
/*
* 对calloc进行封装, 添加边界检测内存块
* cut : 申请的个数
* sz : 每个的大小
*/
inline void*
mc_calloc(size_t cut, size_t sz) {
return mc_malloc(cut*sz);
}
/*
* 对relloc进行了封装, 同样添加了边间检测内存块
*/
inline void*
mc_realloc(void* ptr, size_t sz) {
// 先检测一下内存
mc_check(ptr);
// 重新申请内存
char* cptr = (char*)ptr - _INT_CHECK;
char* nptr = calloc(1, sz + 2 * _INT_CHECK);
if (NULL == nptr) {
CERR_EXIT("realloc is error:%p.", ptr);
}
// 内存移动
size_t* bsz = (size_t*)cptr;
memcpy(nptr, cptr, *bsz < sz ? *bsz : sz);
*bsz = sz;
free(cptr);
return nptr;
}
// 检测内存是否错误, 错误返回 true, 在控制台打印信息
static void _iserror(char* s, char* e) {
while (s < e) {
if (*s) {
CERR_EXIT("Need to debug test!!! ptr is : (%p, %p).check is %d!",s, e, *s);
}
++s;
}
}
/*
* 对内存检测, 看是否出错, 出错直接打印错误信息
* 只能检测, check_* 得到的内存
*/
inline void
mc_check(void* ptr) {
char *sptr = (char*)ptr - _INT_CHECK;
//先检测头部
char* s = sptr + sizeof(size_t);
char* e = sptr + _INT_CHECK;
_iserror(s, e);
//后检测尾部
size_t sz = *(size_t*)sptr;
s = sptr + sz;
e = s + _INT_CHECK;
_iserror(s, e);
}
代码实现都很中规中矩, 比较容易. 也就百行. 按照接口文件一个个看实现. 很容易学到开发中技巧. 提高实战技巧.
扯一点, C, C++ 老开发人员水平都比较高, 不喜欢写注释. 这个强烈推荐不是大牛的选手一定要多写注释.
不要扯 什么 <代码即注释> . 多写注释容易加深自己二次思考, 加快自己的成长. 不要和老开发人学这个 , 如果你跳槽, 遇到一个大项目
注释等价无, 你是什么感受. 为我们多留条后路, 多写注释.
好 看测试代码 main.c
#include
#include
#include "checkmem.h"
/*
* 演示一种检测内存越界的办法
* 添加上下限方式
*/
int main(int argc, char* argv[]) {
// 实验步骤是, 是申请内存, 在操作内存
char* as = mc_malloc(16);
mc_check(as);
// 内存越界了
//as[16] = 18;
//mc_check(as);
// 重新分配内存, 再次越界
as = mc_realloc(as, 15);
as[15] = 44;
mc_check(as);
free(as);
return 0;
}
测试结果
到这里内存越界的思路和实现都已经完毕了.欢迎思考尝试.
正文 - 内存全局监测
内存全局检测思路更简单. 采用引用'计数方式'处理. 扯一点很多自动垃圾回收机制都采用了引用计数方式.
包括内核层例如 文件描述符, IPC 共享内存, 消息机制等. 先看接口 memglobal.h
#ifndef _H_MEMGLOBAL_MEMGLOBAL
#define _H_MEMGLOBAL_MEMGLOBAL
#include
#include
/*
* 全局启动内存简单监测
*/
extern inline void mg_start(void);
/*
* 增加的全局计数的 malloc
* sz : 待分配内存大小
* : 返回分配的内存首地址
*/
extern void* mg_malloc(size_t sz);
/*
* 增加了全局计数的 calloc
* sc : 分配的个数
* sz : 每个分配大小
* : 返回分配内存的首地址
*/
extern inline void* mg_calloc(size_t sc, size_t sz);
/*
* 增加了计数的 realloc
* ptr : 上一次分配的内存地址
* sz : 待重新分配的内存大小
* : 返回重新分配好的内存地址
*/
extern void* mg_realloc(void* ptr, size_t sz);
/*
* 增加了计数处理的内存 free
* ptr : 上面函数返回地址的指针
*/
extern inline void mg_free(void* ptr);
// 在测试模式下开启 全局内存使用计数
#if defined(_DEBUG)
# define malloc mg_malloc
# define calloc mg_calloc
# define realloc mg_realloc
# define free mg_free
#else
# define malloc malloc
# define calloc calloc
# define realloc realloc
# define free free
#endif
#endif // !_H_MEMGLOBAL_MEMGLOBAL
还是比较优美的. 再看 memglobal.c
#include "memglobal.h"
#include
#include
#include <string.h>
#include
// 取消内置宏, 防止递归
#undef malloc
#undef calloc
#undef realloc
#undef free
// 控制台打印错误信息, fmt必须是双引号括起来的宏
#define IOERR(io, fmt, ...) \
fprintf(io,"[%s:%s:%d][error %d:%s]" fmt "\r\n",\
__FILE__, __func__, __LINE__, errno, strerror(errno), ##__VA_ARGS__)
// 全局内存计数, 系统第一次构造的时候为0
static int _mct;
#define _STR_MGTXT "checkmem.log"
// mg内存监测退出时候, 记录一些信息
static void _mg_exit(void) {
if (_mct == 0) return;
// 先打印信息到控制台
IOERR(stderr, "Detect memory leaks _mct = %d!!", _mct);
//输出到文件
FILE* txt = fopen(_STR_MGTXT, "a");
if (txt == NULL) {
IOERR(stderr, "fopen " _STR_MGTXT " a is error!");
return;
}
IOERR(txt, "Detect memory leaks _mct = %d!!", _mct);
fclose(txt);
}
/*
* 全局启动内存简单监测
*/
inline void
mg_start(void) {
// 注册退出监测事件
atexit(_mg_exit);
}
/*
* 增加的全局计数的 malloc
* sz : 待分配内存大小
* : 返回分配的内存首地址
*/
void*
mg_malloc(size_t sz) {
void* ptr = malloc(sz);
if (!ptr) return NULL;
++_mct;
memset(ptr, 0x00, sz);
return ptr;
}
/*
* 增加了全局计数的 calloc
* sc : 分配的个数
* sz : 每个分配大小
* : 返回分配内存的首地址
*/
inline void*
mg_calloc(size_t sc, size_t sz) {
return mg_malloc(sc*sz);
}
/*
* 增加了计数的 realloc
* ptr : 上一次分配的内存地址
* sz : 待重新分配的内存大小
* : 返回重新分配好的内存地址
*/
void*
mg_realloc(void* ptr, size_t sz) {
if (!ptr) return mg_malloc(sz);
return realloc(ptr, sz);
}
/*
* 增加了计数处理的内存 free
* ptr : 上面函数返回地址的指针
*/
inline void
mg_free(void* ptr) {
if (!ptr) return;
--_mct;
free(ptr);
}
中间用了
// 取消内置宏, 防止递归
#undef malloc
#undef calloc
#undef realloc
#undef free
这个主要为了解决 引用了 头文件 memglobal.h 会造成递归调用. Linux上还有一种思路, 不包含这个头文件
链接时候gcc 指定就可以. 但是 vs 是自动推导编译, 如果不引入它推导不出来. 后面就采用了上面通用的做法.
上面思路是, 先启动 全局内存监测功能, 再通过特殊宏,替代原先的申请和释放函数. 来达到目的.
测试文件 main.c
#include
#include
#include "memglobal.h"
/*
* 内存全局计数, 检测内存是否越界
*/
int main(int argc, char* argv[]) {
// 开启内存全局计数
mg_start();
int *p = malloc(16);
p = calloc(12, 2);
*p = 154;
puts("就这样!");
p = realloc(NULL, 6);
puts("测试这样行!");
return 0;
}
测试运行结果如下
最终打印日志是
好. 到这里 关于内存全局检测的技巧解释和实现完毕. 很简单很好用.
重点是理解上面两种方式思路. 哈哈, 是不是发现 好神奇的内存泄露, 内存越界, 内存泄露监测也不过如此.
开发, 写代码很简单, 但化为生产力就很难了, 也许需要更多有能力的一起转换.
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