内存泄漏及检测

一、What？

内存泄漏：由于程序员的疏忽或错误造成程序未能释放已不在使用的内存，导致减少可用内存，降低计算机性能，导致程序崩溃。

内存溢出：是指已有的数据超过了其获得到的内存所能存储的范围，比如用一个字节存放1000这个数字就属于内存溢出。

int *p = new int;
return 0;

new之后没有delete，那么return后就会发生内存泄露。

虽然看上去这样并不造成什么严重后果，但是

while(true)
{
int *p = new int;
}
return 0;

这种也是人为错误，甚至会导致程序崩溃。

而在代码量很大的情况下并不好检查，所以需要使用工具来进行内存泄漏的检测，辅助我们找到内存泄漏代码的地方：某某文件、某某行。

二、How？

一种简单的检测方法：

1、原理：

C++有操作符重载的机制，所以可以通过重载 new、delete 操作符，来做一些处理。

每次执行 new 操作时，将指针和当前文件名称和行号保存在我们自己维护的一个容器里；执行 delete 时，将对应指针的项从容器中删除，最后程序结束时检查容器中是否还有未释放的指针。



2、实现：

（1）new操作符重载

#define new new(__FILE__,__LINE__)

void* operator new(size_t size, const char* file, long line)
{
void* p = malloc(size);
mch.Add(p, file, line);  //往容器中添加项
return p;
}

（2）delete操作符重载

void operator delete(void* p)
{
mch.Remove(p); //删除容器中对应指针
free(p);
}

测试之后出现两个Bug

测试1：:



new之后未释放结果检测内存泄漏了

测试2：



new 之后明明 delete 了，为什么还会出现内存泄漏呢？

原因是 new 了数组后执行的是 delete[] ，而重载的是 delete，所以容器里面指针的并没有删除，那么就需要重载 delete[]

void operator delete[](void* p)
{
mch.Remove(p);
free(p);
}

测试3：



在前面两个测试中也出现了这样的异常崩溃。

首先，程序在加载时：

a、将程序加载到系统内存；

b、将原有 new 和 delete 全部替换；

c、程序需要执行 new 和 delete 的地方都被监管；

最后，程序卸载：

a、将程序中的对象析构；

b、对象被析构之后以及不存在；

c、此时 delete 和 new 里面还在使用这个对象，所以造成异常崩溃。

所以在类中添加一个 static bool Ready；构造函数初始化它为 true，析构函数让它为 false，在对象存在的时候才可以 new 和 delete。

#include "MemChecker.h"

MemChecker mch;
bool MemChecker::Ready = false;

void* operator new(size_t size, const char* file, long line)
{
void* p = malloc(size);
if (MemChecker::Ready)
mch.Add(p, file, line);
return p;
}
void operator delete(void* p)
{
if (MemChecker::Ready)
mch.Remove(p);
free(p);
}
void operator delete[](void* p)
{
if (MemChecker::Ready)
mch.Remove(p);
free(p);
}

MemChecker::MemChecker()
{
Ready = true;
}
MemChecker::~MemChecker()
{
Dump();
Ready = false;
}
void MemChecker::Add(void* pointer, const char* file, long line)
{
pointer_map_[pointer] = Entry(file, line);
}
void MemChecker::Remove(void* pointer)
{
auto iter = pointer_map_.find(pointer);
if (iter != pointer_map_.end())
{
pointer_map_.erase(iter);
}
}
void MemChecker::Dump()
{
if (!pointer_map_.empty())
{
cout << "内存泄露" << endl;
for (auto iter = pointer_map_.begin(); iter != pointer_map_.end(); ++iter)
{
const char* file = iter->second.File();
long line = iter->second.Line();
cout << "在" << file << "\t" << line << "出现内存泄露" << endl;
}
}
}

代码地址：https://github.com/xyr129/MemChecker