3.2.5 手写内存泄漏检测组件
1.内存泄漏（a.是否有内存泄漏 b.在哪里有内存泄漏）
2.try-catch
调用malloc 没有调用free
#include 上面这个程序造成了内存泄漏
void *_malloc(size_t size) {
printf("_malloc\n");
}
void _free(void *ptr) {
printf("_free\n");
}
#define malloc(size) _malloc(size)
#define free(ptr) _free(ptr)
int main()
{
void *p1 = malloc(5);
void *p2 = malloc(10);
void *p3 = malloc(15);
free(p1);
free(p3);
return 0;
}
可以根据打印值判断malloc和free个数不匹配
为了得到更详细的信息，我们可以将文件名和行号打印出来：
void *_malloc(size_t size, const char *filename, int line) {
void *ptr = malloc(size);
printf("[+]_malloc: %p, filename: %s, line: %d\n", ptr, filename, line);
return ptr;
}
void _free(void *ptr, const char *filename, int line) {
printf("[-]_free, filename: %s, line: %d\n", filename, line);
free(ptr);
}
#define malloc(size) _malloc(size, __FILE__, __LINE__)
#define free(ptr) _free(ptr, __FILE__, __LINE__)
为了输出信息更直观，我们可以在malloc时创建一个文件，free时删除这个文件，最后看看是否有文件生成就可知道是否发生内存泄漏
void *_malloc(size_t size, const char *filename, int line) {
void *ptr = malloc(size);
char buff[128] = {0};
sprintf(buff, "./mem/%p.mem", ptr);
FILE *fp = fopen(buff, "w");
fprintf(fp, "[+]addr: %p, filename: %s, line: %d\n", ptr, buff, line);
fflush(fp);
fclose(fp);
//printf("[+]_malloc: %p, filename: %s, line: %d\n", ptr, filename, line);
return ptr;
}
void _free(void *ptr, const char *filename, int line) {
char buff[128] = {0};
sprintf(buff, "./mem/%p.mem", ptr);
if (unlink(buff) < 0) {
printf("double free: %p\n", ptr);
return;
}
//printf("[-]_free, filename: %s, line: %d\n", filename, line);
return free(ptr);
}
进入mem目录，可以看到0x5601fae8f4b0.mem
查看文件内容：
可以看到更详细的泄漏内容
也可以使用hook技术
typedef void *(*malloc_t)(size_t size);
malloc_t malloc_f = NULL;
typedef void (*free_t)(void *ptr);
free_t free_f = NULL;
void *malloc(size_t size) {
printf("malloc \n");
}
void free(void *ptr) {
printf("free \n");
}
void init_hook(void) {
if (!malloc_f) {
malloc_f = dlsym(RTLD_NEXT, "malloc");
}
if (!free_f) {
free_f = dlsym(RTLD_NEXT, "free");
}
}
int main()
{
init_hook();
void *p1 = malloc(5);
void *p2 = malloc(10);
void *p3 = malloc(15);
free(p1);
free(p3);
return 0;
}
但是运行该程序会发现发生了segmentation fault，这时因为printf本身也会调用malloc，造成了递归调用。
int enable_malloc_hook = 1;
int enable_free_hook = 1;
void *malloc(size_t size) {
void *ptr = NULL;
if (enable_malloc_hook) {
enable_malloc_hook = 0;
printf("malloc \n");
ptr = malloc_f(size);
enable_malloc_hook = 1;
} else {
ptr = malloc_f(size);
}
return ptr;
}
void free(void *ptr) {
if (enable_free_hook) {
enable_free_hook = 0;
printf("free \n");
enable_free_hook = 1;
} else {
free_f(ptr);
}
}
可以做一个修改，让printf调用只调用一次。这样就不会递归调用了。
我们仍然可以在malloc时创建一个文件，在free时删除相应的文件：
void *malloc(size_t size) {
void *ptr = NULL;
if (enable_malloc_hook) {
enable_malloc_hook = 0;
printf("malloc \n");
ptr = malloc_f(size);
char filename[128] = {0};
sprintf(filename, "./mem/%p.mem", ptr);
FILE *fp = fopen(filename, "w");
fprintf(fp, "[+]addr: %p, filename: %s, line: %d", ptr, __FILE__, __LINE__);
enable_malloc_hook = 1;
} else {
ptr = malloc_f(size);
}
return ptr;
}
但是，这时你会发现，我们打印的行号信息始终不变，而之前是宏定义，会在使用的地方展开，但是这里是一个函数，所以行号不会跟随使用的地方发生变化。
解决这个问题可以使用__builtin_return_address
void *malloc(size_t size) {
void *ptr = NULL;
if (enable_malloc_hook) {
enable_malloc_hook = 0;
printf("malloc \n");
ptr = malloc_f(size);
//0参数表示上一级 1向上反二级
//main -> f1() -> f2() -> f3() {}
void *caller = __builtin_return_address(0);
char filename[128] = {0};
sprintf(filename, "./mem/%p.mem", ptr);
FILE *fp = fopen(filename, "w");
fprintf(fp, "[+]caller: %p, addr: %p, size: %ld", caller, ptr, size);
fflush(fp);
enable_malloc_hook = 1;
} else {
ptr = malloc_f(size);
}
return ptr;
}
void free(void *ptr) {
if (enable_free_hook) {
enable_free_hook = 0;
char buff[128] = {0};
sprintf(buff, "./mem/%p.mem", ptr);
if (unlink(buff) < 0) {
printf("double free: %p\n", ptr);
return;
}
free_f(ptr);
enable_free_hook = 1;
} else {
free_f(ptr);
}
}
这时再查看文件内容：
虽然打印出了地址，但还是不直观，这里用到一个工具addr2line
可以通过addr2line -f -e ./memleak -a 0x5595d3a06bcc查看文件和行号
还有一种通过libc的方式：
extern void *__libc_malloc(size_t size);
extern void __libc_free(void *ptr);
int enable_malloc_hook = 1;
int enable_free_hook = 1;
void *malloc(size_t size) {
void *ptr = NULL;
if (enable_malloc_hook) {
enable_malloc_hook = 0;
printf("malloc \n");
ptr = __libc_malloc(size);
//0参数表示上一级 1向上反二级
//main -> f1() -> f2() -> f3() {}
void *caller = __builtin_return_address(0);
char filename[128] = {0};
sprintf(filename, "./mem/%p.mem", ptr);
FILE *fp = fopen(filename, "w");
fprintf(fp, "[+]caller: %p, addr: %p, size: %ld", caller, ptr, size);
fflush(fp);
enable_malloc_hook = 1;
} else {
ptr = __libc_malloc(size);
}
return ptr;
}
void free(void *ptr) {
if (enable_free_hook) {
enable_free_hook = 0;
char buff[128] = {0};
sprintf(buff, "./mem/%p.mem", ptr);
if (unlink(buff) < 0) {
printf("double free: %p\n", ptr);
return;
}
__libc_free(ptr);
enable_free_hook = 1;
} else {
__libc_free(ptr);
}
}
try-catch
#include 程序输出：
count -> 0
func --> idx: 1
count -> 1
func --> idx: 2
count -> 2
func --> idx: 3
count -> 3
func --> idx: 4
other count : 4
#include 但同时存在两个问题：
- try/catch嵌套
用单链表头插法 - 线程安全问题
pthread_key_t
文章参考于<零声教育>的C/C++linux服务期高级架构系统教程学习:https://ke.qq.com/course/417774?flowToken=1020253