Windows平台下的内存泄漏检测

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检测是否存在内存泄漏问题

Windows平台下面Visual Studio 调试器和 C 运行时 (CRT) 库为我们提供了检测和识别内存泄漏的有效方法，原理大致如下：内存分配要通过CRT在运行时实现，只要在分配内存和释放内存时分别做好记录，程序结束时对比分配内存和释放内存的记录就可以确定是不是有内存泄漏。在vs中启用内存检测的方法如下：

• STEP1，在程序中包括以下语句： （#include 语句必须采用上文所示顺序。 如果更改了顺序，所使用的函数可能无法正常工作。）

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1#define _CRTDBG_MAP_ALLOC 

2#include <stdlib.h> 

3#include <crtdbg.h> 

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通过包括 crtdbg.h，将 malloc 和 free 函数映射到它们的调试版本，即 _malloc_dbg 和 _free_dbg，这两个函数将跟踪内存分配和释放。 此映射只在调试版本（在其中定义了**_DEBUG**）中发生。 发布版本使用普通的 malloc 和 free 函数。

#define 语句将 CRT 堆函数的基版本映射到对应的“Debug”版本。 并非绝对需要该语句；但如果没有该语句，内存泄漏转储包含的有用信息将较少。

• STEP2， 在添加了上述语句之后，可以通过在程序中包括以下语句（通常应恰好放在程序退出位置之前）来转储内存泄漏信息：

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1_CrtDumpMemoryLeaks();

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当在调试器下运行程序时，_CrtDumpMemoryLeaks 将在“输出”窗口中显示内存泄漏信息。 内存泄漏信息如下所示：

如果没有使用 #define _CRTDBG_MAP_ALLOC 语句，内存泄漏转储将如下所示：

未定义 _CRTDBG_MAP_ALLOC 时，所显示的会是：

• 内存分配编号（在大括号内）。

• 块类型（普通、客户端或 CRT）。

• “普通块”是由程序分配的普通内存。

• “客户端块”是由 MFC 程序用于需要析构函数的对象的特殊类型内存块。 MFC new 操作根据正在创建的对象的需要创建普通块或客户端块。

• “CRT 块”是由 CRT 库为自己使用而分配的内存块。 CRT 库处理这些块的释放，因此您不大可能在内存泄漏报告中看到这些块，除非出现严重错误（例如 CRT 库损坏）。

从不会在内存泄漏信息中看到下面两种块类型：

• “可用块”是已释放的内存块。

• “忽略块”是您已特别标记的块，因而不出现在内存泄漏报告中。

• 十六进制形式的内存位置。

• 以字节为单位的块大小。

• 前 16 字节的内容（亦为十六进制）。

定义了 _CRTDBG_MAP_ALLOC 时，还会显示在其中分配泄漏的内存的文件。 文件名后括号中的数字（本示例中为 10）是该文件中的行号。

注意：如果程序总是在同一位置退出，调用 _CrtDumpMemoryLeaks 将非常容易。 如果程序从多个位置退出，则无需在每个可能退出的位置放置对 _CrtDumpMemoryLeaks 的调用，而可以在程序开始处包含以下调用：

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** 两个位域，如前面所示。

1 定位具体的内存泄漏地方

通过上面的方法，我们几乎可以定位到是哪个地方调用内存分配函数malloc和new等，如上例中的GetMemory函数中，即第10行！但是不能定位到，在哪个地方调用GetMemory()导致的内存泄漏，而且在大型项目中可能有很多处调用GetMemory。如何要定位到在哪个地方调用GetMemory导致的内存泄漏？

定位内存泄漏的另一种技术涉及在关键点对应用程序的内存状态拍快照。 CRT 库提供一种结构类型 _CrtMemState，您可用它存储内存状态的快照：

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1_CrtMemState s1, s2, s3;

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若要在给定点对内存状态拍快照，请向 _CrtMemCheckpoint 函数传递 _CrtMemState 结构。 该函数用当前内存状态的快照填充此结构：

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1_CrtMemCheckpoint( &s1 );

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通过向 _CrtMemDumpStatistics 函数传递 _CrtMemState 结构，可以在任意点转储该结构的内容：

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1_CrtMemDumpStatistics( &s1 ); 

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若要确定代码中某一部分是否发生了内存泄漏，可以在该部分之前和之后对内存状态拍快照，然后使用 _CrtMemDifference 比较这两个状态：

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1_CrtMemCheckpoint( &s1 ); 

2// memory allocations take place here 

3_CrtMemCheckpoint( &s2 );   

4if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) )   _CrtMemDumpStatistics( &s3 ); 

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顾名思义，_CrtMemDifference 比较两个内存状态（s1 和 s2），生成这两个状态之间差异的结果（s3）。 在程序的开始和结尾放置**_CrtMemCheckpoint** 调用，并使用**_CrtMemDifference** 比较结果，是检查内存泄漏的另一种方法。 如果检测到泄漏，则可以使用**_CrtMemCheckpoint** 调用通过二进制搜索技术来划分程序和定位泄漏。

如上面的例子程序我们可以这样来定位确切的调用GetMemory的地方：

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2#define _CRTDBG_MAP_ALLOC 

3#include <stdlib.h> 

4#include <crtdbg.h>   

5#include <iostream> using namespace std;   

6_CrtMemState s1, s2, s3;   

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8void GetMemory(char *p,int num) {

9     p = (char*)malloc(sizeof(char) * num);

10}

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12   int main(int argc,char** argv) {

13     _CrtMemCheckpoint( &s1 );

14     char *str = NULL;

15     GetMemory(str, 100);

16     _CrtMemCheckpoint( &s2 );

17     if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) )

18         _CrtMemDumpStatistics( &s3 );

19     cout<<"Memory leak test!"<<endl;

20     _CrtDumpMemoryLeaks();

21     return 0;

22 } 

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调试时，程序输出如下结果：

这说明在s1和s2之间存在内存泄漏！！！如果GetMemory不是在s1和s2之间调用，那么就不会有信息输出。