从零开始学C++之重载 operator new 和 operator delete 实现一个简单内存泄漏跟踪器

先来说下实现思路：可以实现一个Trace类，调用 operator new 的时候就将指向分配内存的指针、当前文件、当前行等信息添加进Trace 成员map容器内，在调用operator delete 的时候删除这些信息。定义一个全局Trace 对象，当程序结束，对象析构时判断成员map 是否还有信息，如果有则打印出来，表示已经发生内存泄漏，从输出可以看出是哪一个文件哪一行分配了内存但没有释放掉。

DebugNew.h：

 

 C++ Code 

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#ifndef _DEBUG_NEW_H_ #define _DEBUG_NEW_H_ #ifndef NDEBUG #include  "Tracer.h" #define  new  new(__FILE__, __LINE__) #endif  // NDEBUG #endif  // _DEBUG_NEW_H_

 

 

Trace.h：

 

 C++ Code 

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#ifndef _TRACER_H_ #define _TRACER_H_ #include <map> #ifndef NDEBUG void * operator  new(size_t size,  const  char *file,  long line); void  operator  delete( void *p); void * operator  new[](size_t size,  const  char *file,  long line); void  operator  delete[]( void *p); class Tracer { private:      class Entry     {      public:         Entry( const  char *file =  0,  long line =  0)             : file_(file), line_(line) {}          const  char *File()  const         {              return file_;         }          long Line()  const         {              return line_;         }      private:          const  char *file_;          long line_;     }; public:     Tracer();     ~Tracer();      static  bool Ready;      void Add( void *p,  const  char *file,  long line);      void Remove( void *p);      void Dump(); private:     std::map< void *, Entry> mapEntry_; }; #endif  // NDEBUG #endif  // _TRACER_H_

 

 

Trace.cpp：

 

 C++ Code 

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#include <iostream> #include  "Tracer.h" #ifndef NDEBUG bool Tracer::Ready =  false; Tracer::Tracer() {     Ready =  true; } Tracer::~Tracer() {     Ready =  false;     Dump(); } void Tracer::Add( void *p,  const  char *file,  long line) {     mapEntry_[p] = Entry(file, line); } void Tracer::Remove( void *p) {     std::map< void *, Entry>::iterator it;     it = mapEntry_.find(p);      if (it != mapEntry_.end())     {         mapEntry_.erase(it);     } } void Tracer::Dump() {      if (mapEntry_.size() >  0)     {         std::cout <<  "*** Memory leak(s):" << std::endl;         std::map< void *, Entry>::iterator it;          for (it = mapEntry_.begin(); it != mapEntry_.end(); ++it)         {              const  char *file = it->second.File();              long line = it->second.Line();              int addr =  reinterpret_cast< int>(it->first);             std::cout <<  "0x" << std::hex << addr <<  ": "                       << file <<  ", line " << std::dec << line << std::endl;         }         std::cout << std::endl;     } } Tracer NewTrace; void * operator  new(size_t size,  const  char *file,  long line) {      void *p = malloc(size);      if (Tracer::Ready)     {         NewTrace.Add(p, file, line);     }      return p; } void  operator  delete( void *p) {      if (Tracer::Ready)     {         NewTrace.Remove(p);     }     free(p); } void * operator  new[](size_t size,  const  char *file,  long line) {      void *p = malloc(size);      if (Tracer::Ready)     {         NewTrace.Add(p, file, line);     }      return p; } void  operator  delete[]( void *p) {      if (Tracer::Ready)     {         NewTrace.Remove(p);     }     free(p); } #endif  // #ifndef NDEBUG

 

 

main.cpp：

 

 C++ Code 

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#include <iostream> using  namespace std; #include  "DebugNew.h" int main( void) {      int *p =  new  int;      /*delete p;*/      int *p2 =  new  int[ 5];      /*delete[] p2;*/      return  0; }

 

 

程序 #define new new(__FILE__, __LINE__); 是为了利用__FILE__, 和 __LINE__两个宏，分别代表文件名和行数。分别重载了

operator new 和 operator new[]  函数以及对应的delete，更详细的讨论可以参见这里。当全局对象NewTrace 析构时调用Dump成员

函数，如果new 和 delete 没有匹配，那么map将存在泄漏信息，并打印出来。

此外只在Debug版本（没有定义NDEBUG）才跟踪内存泄漏，所以加上#ifndef NDEBUG ... #endif 

而由于一般的C++库中可能没有#define new new(__FILE__, __LINE__);  即调用的还是原始的new，但现在程序中并没有重载这种类

型的new和delete函数，故并不能跟踪类似map容器之类的内存泄漏，但一般正常使用C++库容器的话，是不会造成内存泄漏的，

C++库已经实现得比较完善了，至少比我们自己写的程序要好很多。

 

参考：

C++ primer 第四版
Effective C++ 3rd
C++编程规范