重載new和delete來檢測內存泄漏重載new和delete來檢測內存泄漏

時間 2019-12-09

標籤重載 new delete 檢測內存泄漏简体版

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重載new和delete來檢測內存泄漏

1. 簡述html

    內存泄漏屬於資源泄漏的一種，百度百科將內存泄漏分爲四種：常發性內存泄漏、偶發性內存泄漏、一次性內存泄漏和隱式內存泄漏。
    常發性指：內存泄漏的代碼會被屢次執行到。偶發性指：內存泄漏的代碼只有在特定的條件下才會執行到。一次性指：內存泄漏的代碼只會被執行到一次。隱式指：程序在運行中不斷的開闢內存，知道程序結束時才釋放內存，本質上雖然沒有內存泄漏，可是若是這個程序在連續運行很長時間，會耗盡全部內存，致使系統崩潰。
    下面首先介紹內存檢測的基本原理，而後給出代碼樣例，最後說明針對四種內存泄漏進行檢測的想法。node

2. 基本原理linux

內存泄漏就是new出來的內存沒有經過delete合理的釋放掉。new和delete這兩個函數就是關鍵點。能夠重載new和delete，每次new中開闢一塊內存就用鏈表把這個內存的信息保存下來，每次用delete刪除一塊內存就從鏈表中刪除這塊內存的記錄。
3. 代碼樣例ios

  1 #include<iostream>
  2 using namespace std;
  3 //---------------------------------------------------------------
  4 // 內存記錄
  5 //---------------------------------------------------------------
  6 class MemInfo {
  7 private:
  8   void* ptr;
  9   const char* file;
10   unsigned int line;
11   MemInfo* link;
12   friend class MemStack;
13 };
14 //---------------------------------------------------------------
15 // 內存記錄棧
16 //---------------------------------------------------------------
17 class MemStack {
18 private:
19   MemInfo* head;
20 public:
21   MemStack():head(NULL) { }
22   ~MemStack() {
23     MemInfo* tmp;
24     while(head != NULL) {
25       free(head->ptr); // 釋放泄漏的內存
26       tmp = head->link;
27       free(head);
28       head = tmp;
29     }
30   }
31   void Insert(void* ptr, const char* file, unsigned int line) {
32     MemInfo* node = (MemInfo*)malloc(sizeof(MemInfo));
33     node->ptr = ptr; node->file = file; node->line=line;
34     node->link = head; head = node;
35   }
36   void Delete(void* ptr) {
37     MemInfo* node = head;
38     MemInfo* pre = NULL;
39     while(node != NULL && node->ptr!=ptr) {
40       pre = node;
41       node = node->link;
42     }
43     if(node == NULL)
44       cout << "刪除一個沒有開闢的內存" << endl;
45     else {
46       if(pre == NULL) // 刪除的是head
47         head = node->link;
48       else
49         pre->link = node->link;
50       free(node);
51     }
52   }
53   void Print() {
54     if(head == NULL) {
55       cout << "內存都釋放掉了" << endl;
56       return;
57     }
58     cout << "有內存泄露出現" << endl;
59     MemInfo* node = head;
60     while(node != NULL) {
61       cout << "文件名: " << node->file << " , " << "行數: " << node->line << " , "
62         << "地址: " << node->ptr << endl;
63       node = node->link;
64     }
65   }
66 };
67 //---------------------------------------------------------------
68 // 全局對象 mem_stack記錄開闢的內存
69 //---------------------------------------------------------------
70 MemStack mem_stack;
71 //---------------------------------------------------------------
72 // 重載new,new[],delete,delete[]
73 //---------------------------------------------------------------
74 void* operator new(size_t size, const char* file, unsigned int line) {
75   void* ptr = malloc(size);
76   mem_stack.Insert(ptr, file, line);
77   return ptr;
78 }
79 void* operator new[](size_t size, const char* file, unsigned int line) {
80   return operator new(size, file, line); // 不能用new
81 }
82 void operator delete(void* ptr) {
83   free(ptr);
84   mem_stack.Delete(ptr);
85 }
86 void operator delete[](void* ptr) {
87   operator delete(ptr);
88 }
89 //---------------------------------------------------------------
90 // 使用宏將帶測試代碼中的new和delte替換爲重載的new和delete
91 //---------------------------------------------------------------
92 #define new new(__FILE__,__LINE__)
93 //---------------------------------------------------------------
94 // 待測試代碼
95 //---------------------------------------------------------------
96 void bad_code() {
97   int *p = new int;
98   char *q = new char[5];
99   delete []q;
100 }
101
102 void good_code() {
103   int *p = new int;
104   char *q = new char[5];
105   delete p;
106   delete []q;
107 }
108 //---------------------------------------------------------------
109 // 測試過程
110 //---------------------------------------------------------------
111 int main() {
112   good_code();
113   bad_code();
114   mem_stack.Print();
115   system("PAUSE");
116   return 0;
117 }

    輸出結果爲：

    可見97行開闢的int，沒有delete掉，輸出結果也顯示爲97行。函數

4. 代碼說明post

4.1 關於new的參數問題。
對於new int，編譯器會解釋爲new(sizeof(int))，對於new int[5]，編譯器會解釋爲new(sizeof(int)*5)。所以使用宏定義預編譯後，new int就變爲new (__FILE__,__LINE__) int，編譯器會解釋爲new(sizeof(int), __FILE__,__LINE__)。測試

4.2 關於MemStack
MemStack內部也是一個鏈表結構，注意內部實現不能使用new和delete，只能使用malloc和free來實現鏈表，由於待測代碼中的重載new和delete中調用了MemStack的insert和delete函數，若是insert和delete函數也調用重載後的new和delete的話，會構成死循環的，因此直接使用free和malloc比較好。
MemStack中的析構函數，會釋放掉泄漏掉的內存。url

5. 使用思考spa

對於常發性和一次性的內存泄漏代碼，直接放入測試就行了。對於偶發性的內存泄漏代碼，只要知足特定條件，那麼也就轉化爲常發性或者一次性的內存泄漏了。
對於隱式內存泄漏，因爲程序是在很長一段時間以後致使內存耗盡，咱們須要長時間觀察，每隔一段時間比較一下內存的使用量，若是在一個較長的時間內，內存使用量持續增長，那麼能夠考慮是內存泄漏。不過調試起來可能會比較麻煩，仍是須要從新審視程序設計的。設計

6. 參考

    百度百科_內存泄漏：介紹內存泄漏的基本分類。
    http://baike.baidu.com/view/714962.htm
    如何檢查內存泄漏-重載new和delete：十分生動的說明。
    http://www.cppblog.com/dawnbreak/articles/76223.html
    一個跨平臺的C++內存泄漏檢測器：十分專業化的講解和實現。
    http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-mleak2/index.html