MFC與Qt的內存管理

時間 2019-11-30

標籤 mfc 內存管理简体版

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最近在作MFC向Qt的移植，在內存管理方面遇到了很頭疼的問題，雖然不知道問題到底出在哪，先了解下這兩個庫的內存管理方式。因而轉載兩篇關於內存管理的文章。php

一. Qt內存管理：html

在Qt的程序中常常會看到只有new而不delete的狀況，實際上是由於Qt有一套回收內存的機制，主要的規則以下：

1.全部繼承自QObject類的類，若是在new的時候指定了父親，那麼它的清理時在父親被delete的時候delete的，因此若是一個程序中，全部的QObject類都指定了父親，那麼他們是會一級級的在最上面的父親清理時被清理，而不用本身清理；

2. 程序一般最上層會有一個根的QObject，就是放在setCentralWidget（）中的那個QObject，這個QObject在 new的時候沒必要指定它的父親，由於這個語句將設定它的父親爲總的QApplication，當整個QApplication沒有時它就自動清理，因此也無需清理。這裏Qt4和Qt3有不一樣，Qt3中用的是setmainwidget函數，可是這個函數不做爲裏面QObject的父親，因此Qt3中這個頂層的QObject要自行銷燬）。

3.這是有人可能會問那若是我自行delete掉這些Qt接管負責銷燬的指針了會出現什麼狀況呢，若是這麼作的話，正常狀況下被delete的對象的父親會知道這件事情，它會知道它的兒子被你直接delete了，這樣它會將這個兒子移出它的列表，而且從新構建顯示內容，可是直接這樣作是有風險的！也就是要說的下一條。

4.當一個QObject正在接受事件隊列時若是中途被你DELETE掉了，就是出現問題了，因此Qt中建議你們不要直接DELETE掉一個QObject，若是必定要這樣作，要使用QObject的 deleteLater()函數，它會讓全部事件都發送完一切處理好後立刻清除這片內存，並且就算調用屢次的deletelater也不會有問題。

5.Qt 不建議在一個QObject對象的父親的範圍以外持有對這個對象的指針，由於若是這樣外面的指針極可能不會察覺這個QObject被釋放，會出現錯誤。如果必定要這樣，就要記住你在哪這樣作了，而後抓住那個被你違規使用的QObject的destroyed（）信號，當它沒有時趕快置零你的外部指針。固然我認爲這樣作是及其麻煩也不符合高效率編程規範的，因此若是要這樣在外部持有QObject的指針，建議使用引用或者用智能指針，如Qt就提供了智能指針針對這些狀況，見最後一條。

6.Qt中的智能指針封裝爲QPointer類，全部QObject的子類均可以用這個智能指針來包裝，不少用法與普通指針同樣，能夠詳見Qt assistant

經過調查這個Qt的內存管理功能，發現了不少東西，如今以爲雖然這個Qt弄的有點小複雜，可是使用起來仍是很方便的，最後要說的是某些內存泄露的檢測工具會認爲Qt的程序由於這種方式存在內存泄露，發現時大可沒必要理會~

原帖地址：http://blog.csdn.net/leonwei/archive/2009/01/04/3703598.aspx編程

二. MFC內存分配方式與調試機制數組

1 內存分配app

1.1 內存分配函數框架

MFCWin32或者C語言的內存分配API，有四種內存分配API可供使用。函數

Win32的堆分配函數
每個進程均可以使用堆分配函數建立一個私有的堆──調用進程地址空間的一個或者多個頁面。DLL建立的私有堆一定在調用DLL的進程的地址空間內，只能被調用進程訪問。工具

HeapCreate用來建立堆；HeapAlloc用來從堆中分配必定數量的空間，HeapAlloc分配的內存是不能移動的；HeapSize能夠肯定從堆中分配的空間的大小；HeapFree用來釋放從堆中分配的空間；HeapDestroy銷燬建立的堆。spa
Windows傳統的全局或者局部內存分配函數
因爲Win32採用平面內存結構模式，Win32下的全局和局部內存函數除了名字不一樣外，其餘徹底相同。任一函數均可以用來分配任意大小的內存（僅僅受可用物理內存的限制）。用法能夠和Win16下基本同樣。.net

Win32下保留這類函數保證了和Win16的兼容。
C語言的標準內存分配函數
C語言的標準內存分配函數包括如下函數：

malloc，calloc，realloc，free，等。

這些函數最後都映射成堆API函數，因此，malloc分配的內存是不能移動的。這些函數的調式版本爲

malloc_dbg，calloc_dbg，realloc_dbg，free_dbg，等。
Win32的虛擬內存分配函數

虛擬內存API是其餘API的基礎。虛擬內存API以頁爲最小分配單位，X86上頁長度爲4KB，能夠用GetSystemInfo函數提取頁長度。虛擬內存分配函數包括如下函數：

LPVOID VirtualAlloc(LPVOID lpvAddress,

DWORD cbSize,

DWORD fdwAllocationType,

DWORD fdwProtect);

該函數用來分配必定範圍的虛擬頁。參數1指定起始地址；參數2指定分配內存的長度；參數3指定分配方式，取值 MEM_COMMINT或者MEM_RESERVE；參數4指定控制訪問本次分配的內存的標識，取值爲PAGE_READONLY、 PAGE_READWRITE或者PAGE_NOACCESS。

LPVOID VirtualAllocEx(HANDLE process,

LPVOID lpvAddress,

DWORD cbSize,

DWORD fdwAllocationType,

DWORD fdwProtect);

該函數功能相似於VirtualAlloc，可是容許指定進程process。VirtaulFree、VirtualProtect、VirtualQuery都有對應的擴展函數。

BOOL VirtualFree(LPVOID lpvAddress,

　　DWORD dwSize,

　　DWORD dwFreeType);

該函數用來回收或者釋放分配的虛擬內存。參數1指定但願回收或者釋放內存的基地址；若是是回收，參數2能夠指向虛擬地址範圍內的任何地方，若是是釋放，參數2必須是VirtualAlloc返回的地址；參數3指定是否釋放或者回收內存，取值爲 MEM_DECOMMINT或者MEM_RELEASE。

BOOL VirtualProtect(LPVOID lpvAddress,

　　DWORD cbSize,

　　DWORD fdwNewProtect,

　　PDWORD pfdwOldProtect);

該函數用來把已經分配的頁改變成保護頁。參數1指定分配頁的基地址；參數2指定保護頁的長度；參數3指定頁的保護屬性，取值PAGE_READ、PAGE_WRITE、PAGE_READWRITE等等；參數4用來返回原來的保護屬性。

DWORD VirtualQuery(LPCVOID lpAddress,

　　PMEMORY_BASIC_INFORMATION lpBuffer,

　　DWORD dwLength

　　);

該函數用來查詢內存中指定頁的特性。參數1指向但願查詢的虛擬地址；參數2是指向內存基本信息結構的指針；參數3指定查詢的長度。

BOOL VirtualLock(LPVOID lpAddress,DWORD dwSize);

該函數用來鎖定內存，鎖定的內存頁不能交換到頁文件。參數1指定要鎖定內存的起始地址；參數2指定鎖定的長度。

BOOL VirtualUnLock(LPVOID lpAddress,DWORD dwSize);

參數1指定要解鎖的內存的起始地址；參數2指定要解鎖的內存的長度。

1.2 C++的new 和 delete操做符

MFC定義了兩種做用範圍的new和delete操做符。對於new，不論哪一種，參數1類型必須是size_t，且返回void類型指針。

全局範圍內的new和delete操做符
原型以下：

void _cdecl ::operator new(size_t nSize);

void __cdecl operator delete(void* p);

調試版本：

void* __cdecl operator new(size_t nSize, int nType,

LPCSTR lpszFileName, int nLine)
類定義的new和delete操做符

原型以下：

void* PASCAL classname::operator new(size_t nSize);

void PASCAL classname::operator delete(void* p);

類的operator new操做符是類的靜態成員函數，對該類的對象來講將覆蓋全局的operator new。全局的operator new用來給內部類型對象（如int）、沒有定義operator new操做符的類的對象分配內存。

new操做符被映射成malloc或者malloc_dbg，delete被映射成free或者free_dbg。

2 調試手段

MFC應用程序可使用C運行庫的調試手段，也可使用MFC提供的調試手段。兩種調試手段分別論述以下。

2.1 C運行庫提供和支持的調試功能

C運行庫提供和支持的調試功能以下：

調試信息報告函數
用來報告應用程序的調試版本運行時的警告和出錯信息。包括：

_CrtDbgReport 用來報告調試信息；

_CrtSetReportMode 設置是否警告、出錯或者斷言信息；

_CrtSetReportFile 設置是否把調試信息寫入到一個文件。
條件驗證或者斷言宏：
斷言宏主要有：

assert 檢驗某個條件是否知足，不知足終止程序執行。

驗證函數主要有：

_CrtIsValidHeapPointer 驗證某個指針是否在本地堆中；

_CrtIsValidPointer 驗證指定範圍的內存是否能夠讀寫；

_CrtIsMemoryBlock 驗證某個內存塊是否在本地堆中。
內存（堆）調試：

malloc_dbg 分配內存時保存有關內存分配的信息，如在什麼文件、哪一行分配的內存等。有一系列用來提供內存診斷的函數：

_CrtMemCheckpoint 保存內存快照在一個_CrtMemState結構中；

_CrtMemDifference 比較兩個_CrtMemState；

_CrtMemDumpStatistics 轉儲輸出一_CrtMemState結構的內容；

_CrtMemDumpAllObjectsSince 輸出上次快照或程序開始執行以來在堆中分配的全部對象的信息；

_CrtDumpMemoryLeaks 檢測程序執行以來的內存漏洞，若是有漏洞則輸出全部分配的對象。

2.2 MFC提供的調試手段

MFC在C運行庫提供和支持的調試功能基礎上，設計了一些類、函數等來協助調試。

MFC的TRACE、ASSERT
ASSERT

使用ASSERT斷言斷定程序是否能夠繼續執行。

TRACE

使用TRACE宏顯示或者打印調試信息。TRACE是經過函數AfxTrace實現的。因爲AfxTrace函數使用了cdecl調用約定，故能夠接受個數不定的參數，如同printf函數同樣。它的定義和實現以下：
```
void AFX_CDECL AfxTrace(LPCTSTR lpszFormat, ...)

{

#ifdef _DEBUG // all AfxTrace output is controlled by afxTraceEnabled

if (!afxTraceEnabled)

return;

#endif

//處理個數不定的參數

va_list args;

va_start(args, lpszFormat);

int nBuf;

TCHAR szBuffer[512];

nBuf = _vstprintf(szBuffer, lpszFormat, args);

ASSERT(nBuf < _countof(szBuffer));

if ((afxTraceFlags & traceMultiApp) && (AfxGetApp() != NULL))

afxDump << AfxGetApp()->m_pszExeName << ": ";

afxDump << szBuffer;

va_end(args);

}

#endif //_DEBUG
```
在程序源碼中，能夠控制是否顯示跟蹤信息，顯示什麼跟蹤信息。若是全局變量afxTraceEnabled爲 TRUE，則TRACE宏能夠輸出；不然，沒有TRACE信息被輸出。若是經過afxTraceFlags指定了跟蹤什麼消息，則輸出有關跟蹤信息，例如爲了指定「Multilple Application Debug」，令AfxTraceFlags|=traceMultiApp。能夠跟蹤的信息有：
```
enum AfxTraceFlags

{

traceMultiApp = 1, // multi-app debugging

traceAppMsg = 2, // main message pump trace (includes DDE)

traceWinMsg = 4, // Windows message tracing

traceCmdRouting = 8, // Windows command routing trace

//(set 4+8 for control notifications)

traceOle = 16, // special OLE callback trace

traceDatabase = 32, // special database trace

traceInternet = 64 // special Internet client trace

};
```
這樣，應用程序能夠在須要的地方指定afxTraceEnabled的值打開或者關閉TRACE開關，指定AfxTraceFlags的值過濾跟蹤信息。

Visual C++提供了一個TRACE工具，也能夠用來完成上述功能。

爲了顯示消息信息，MFC內部定義了一個AFX_MAP_MESSAG類型的數組allMessages，儲存了Windows消息和消息名映射對。例如：

allMessages[1].nMsg = WM_CREATE,

allMessages[1].lpszMsg = 「WM_CREATE」

MFC內部還使用函數_AfxTraceMsg顯示跟蹤消息，它能夠接收一個字符串和一個MSG指針，而後，把該字符串和MSG的各個域的信息組合成一個大的字符串並使用AfxTrace顯示出來。

allMessages和函數_AfxTraceMsg的詳細實現能夠參見AfxTrace.cpp。
MFC對象內容轉儲
對象內容轉儲是CObject類提供的功能，全部從它派生的類均可以經過覆蓋虛擬函數DUMP來支持該功能。在講述CObject類時曾提到過。

虛擬函數Dump的定義：
```
class ClassName : public CObject

{

public:

#ifdef _DEBUG

virtual void Dump( CDumpContext& dc ) const;

#endif

…

};
```
在使用Dump時，必須給它提供一個CDumpContext類型的參數，該參數指定的對象將負責輸出調試信息。爲此，MFC提供了一個預約義的全局CDumpContext對象afxDump，它把調試信息輸送給調試器的調試窗口。從前面AfxTrace的實現能夠知道，MFC使用了afxDump輸出跟蹤信息到調試窗口。

CDumpContext類沒有基類，它提供了以文本形式輸出診斷信息的功能。

例如：
```
CPerson* pMyPerson = new CPerson;

// set some fields of the CPerson object...

//...

// now dump the contents

#ifdef _DEBUG

pMyPerson->Dump( afxDump );

#endif
```
MFC對象有效性檢測

對象有效性檢測是CObject類提供的功能，全部從它派生的類均可以經過覆蓋虛擬函數AssertValid來支持該功能。在講述CObject類時曾提到過。

虛擬函數AssertValid的定義：

class ClassName : public CObject

{

public:

#ifdef _DEBUG

virtual void AssertValid( ) const;

#endif

…

};

使用ASSERT_VALID宏判斷一個對象是否有效，該對象的類必須覆蓋了AssertValid函數。形式爲：ASSERT_VALID(pObject)。

另外，MFC提供了一些函數來判斷地址是否有效，如：

AfxIsMemoryBlock，AfxIsString，AfxIsValidAddress。

3 內存診斷

MFC使用DEBUG_NEW來跟蹤內存分配時的執行的源碼文件和行數。

把#define new DEBUG_NEW插入到每個源文件中，這樣，調試版本就使用_malloc_dbg來分配內存。MFC Appwizard在建立框架文件時已經做了這樣的處理。

AfxDoForAllObjects
MFC提供了函數AfxDoForAllObjects來追蹤動態分配的內存對象，函數原型以下：

void AfxDoForAllObjects( void (*pfn)(CObject* pObject,

void* pContext), void* pContext );

其中：

參數1是一個函數指針，AfxDoForAllObjects對每一個對象調用該指針表示的函數。

參數2將傳遞給參數1指定的函數。

AfxDoForAllObjects能夠檢測到全部使用new分配的CObject對象或者CObject類派生的對象，但全局對象、嵌入對象和棧中分配的對象除外。
內存漏洞檢測

僅僅用於new的DEBUG版本分配的內存。

完成內存漏洞檢測，須要以下系列步驟：

調用AfxEnableMemoryTracking(TRUE/FALSE)打開/關閉內存診斷。在調試版本下，缺省是打開的；關閉內存診斷能夠加快程序執行速度，減小診斷輸出。
使用MFC全局變量afxMemDF更精確地指定診斷輸出的特徵，缺省值是allocMemDF，能夠取以下值或者這些值相或：

afxMemDF，delayFreeMemDF，checkAlwaysMemDF

其中：allocMemDF表示能夠進行內存診斷輸出；delayFreeMemDF表示是不是在應用程序結束時才調用free或者delete，這樣致使程序最大可能的分配內存；checkAlwaysMemDF表示每一次分配或者釋放內存以後都調用函數 AfxCheckMemory進行內存檢測（AfxCheckMemory檢查堆中全部經過new分配的內存（不含malloc））。

這一步是可選步驟，非必須。

建立一個CMemState類型的變量oldMemState，調用CMemState的成員函數CheckPoint得到初次內存快照。
執行了系列內存分配或者釋放以後，建立另外一個CMemState類型變量newMemState，調用CMemState的成員函數CheckPoint得到新的內存快照。
建立第三個CMemState類型變量difMemState，調用CMemState的成員函數Difference比較oldMemState和newMemState，結果保存在變量difMemState中。若是沒有不一樣，則返回FALSE，不然返回TRUE。
若是不一樣，則調用成員函數DumpStatistics輸出比較結果。

例如：

// Declare the variables needed

#ifdef _DEBUG

CMemoryState oldMemState, newMemState, diffMemState;

oldMemState.Checkpoint();

#endif

// do your memory allocations and deallocations...

CString s = "This is a frame variable";

// the next object is a heap object

CPerson* p = new CPerson( "Smith", "Alan", "581-0215" );

#ifdef _DEBUG

newMemState.Checkpoint();

if( diffMemState.Difference( oldMemState, newMemState ) )

{

TRACE( "Memory leaked!\n" );

diffMemState.DumpStatistics();

//or diffMemState.DumpAllObjectsSince();

}

#endif