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前一篇文章《幾種內存泄露檢測工具的比較》比較了幾款比較流行的內存泄露檢測工具，並做出了總結。但是遺憾的是，沒有一款是既跨平臺又支持C/C++的。主要原因有兩點：一是在兩種平臺下提供的註冊鉤子函數及功能不一致，二是輸出方式比較難確定（GUI應用程序無法看到控制檯的內容）。
接下來要實現一套自己的內存檢測方式，需求如下：
1、跨平臺。支持Windows和Linux
2、多語言。支持C和C++
3、針對性。選擇性調試對象，不像以上的檢測方法，註冊鉤子函數後所有的內存分配釋放操作都被跟蹤了，資源開銷很大。然而在許多情況下只是懷疑某中或幾種對象有泄露問題，只需要調試它們即可。
4、優化性。以上的大多數檢測方式僅能在程序結束時給出一個結論，而不能得出內存操作優化措施。我們通過將感興趣的內存操作記錄下來，事後就能一目瞭然的得出優化措施。
考慮到以上要求，計劃的實現方法如下：
1、對於C語言：定義xmalloc, xcalloc, xrealloc, xstrdup, xfree五個宏，它們不僅會調用普通的函數庫版本來完成內存操作，還會將此次操作記錄日誌。
2、對於C++語言：使用宏xConstructer和xDestructer來註冊某個類的構造和析構函數，在該類的實例創建和銷燬時，這兩個宏會把該事件記錄日誌；使用重載的new操作符來完成內存分配請求，並使用宏xnew來調用此重載函數；使用宏xdelete/xdelete_array來釋放內存。xnew/xdelete/xdelete_array會調用new/new[]/delete/delete[]來完成操作，並將事件寫入日誌。
3、《高效可靠的日誌記錄模塊的構建》一文中已經實現了一個日誌記錄系統並專門提供了log_sys_*接口，在此可以方便地調用。
在談具體實現之前，先說說怎麼應用。在程序中使用此機制的方法很簡單，只要在感興趣的內存分配的地方調用相應的x版本的函數，並在釋放此對象的時候也調用x版本函數即可。比如在C程序中有如下代碼片段：
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則生成的日誌中包含如下內容：
4/Jul/2012 17:03:38 [Debug] {test-c.c do_test_c 21} Malloc at 000F5A88 size 1.
14/Jul/2012 17:03:38 [Debug] {test-c.c do_test_c 22} Malloc at 000F6C58 size 10.
14/Jul/2012 17:03:38 [Debug] {test-c.c do_test_c 23} Malloc at 000F6D90 size 100.
14/Jul/2012 17:03:38 [Debug] {test-c.c do_test_c 24} Free at 000F6D90.
一看就會發現do_test_c函數的21、22行發生內存泄露了。當然這只是最簡單的一個例子，但也是最本質的東西。一個實際的項目可能會產生幾十萬甚至上百萬條內存操作記錄，例如下面的片段：
僅僅這幾十行日誌記錄，再一條條地比對就已經很困難了，何況是以萬爲單位的呢？因此，爲了發掘這些日誌中的財富，特意又寫了一個小程序來檢測它，運行結果如下:
在此便可一目瞭然地看出問題所在。而且還會統計出一些其他你可能感興趣的東西。
C實現
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/* 頭文件 */ #define DBG_MEM_LOG #define DBG_MEM #ifdef DBG_MEM void free_d(void *, const char*, const char*, int); void *malloc_d(size_t, const char*, const char*, int); void *realloc_d(void *, size_t, const char*, const char*, int); void *calloc_d(size_t, size_t, const char*, const char*, int); char *strdup_d(const char* s, const char*, const char*, int); #define xabort() abort_d(path_find_file_name(__FILE__), __FUNCTION__, __LINE__) #define xmalloc(s) malloc_d(s, path_find_file_name(__FILE__), __FUNCTION__, __LINE__) #define xrealloc(p,s) realloc_d(p, s, path_find_file_name(__FILE__), __FUNCTION__, __LINE__) #define xcalloc(c,s) calloc_d(c, s, path_find_file_name(__FILE__), __FUNCTION__, __LINE__) #define xfree(p) free_d(p, path_find_file_name(__FILE__), __FUNCTION__, __LINE__) #define xstrdup(s) strdup_d(s, path_find_file_name(__FILE__), __FUNCTION__, __LINE__) #else #define xabort abort #define xmalloc malloc #define xrealloc realloc #define xcalloc calloc #define xfree free #define xstrdup strdup #endif /* 源文件 */ #ifdef DBG_MEM /* 釋放內存 */ void free_d(void *ptr, const char* file, const char* func, int line) { #ifdef DBG_MEM_LOG log_printf0(LOG_SYSTEM, LOG_LEVEL_DEBUG, "{%s %s %d} Free at %p.\n", file, func, line, ptr); #endif free(ptr); } /* 分配內存 */ void *malloc_d(size_t size, const char* file, const char* func, int line) { register void *memptr = NULL; if (size > 0 && ((memptr = malloc(size)) == NULL)) { log_printf0(LOG_SYSTEM, LOG_LEVEL_EMERG, "{%s %s %d} Malloc exhausted.\n", file, func, line); log_close_all(); abort_d(__FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); } else { #ifdef DBG_MEM_LOG log_printf0(LOG_SYSTEM, LOG_LEVEL_DEBUG, "{%s %s %d} Malloc at %p size %d.\n", file, func, line, memptr, size); #endif } return (memptr); } void *realloc_d(void *ptr, size_t size, const char* file, const char* func, int line) { register void *memptr = NULL; if (size > 0 && ((memptr = realloc(ptr, size)) == NULL)) { log_printf0(LOG_SYSTEM, LOG_LEVEL_EMERG, "{%s %s %d} Realloc exhausted.\n", file, func, line); log_close_all(); abort_d(__FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); } else { #ifdef DBG_MEM_LOG log_printf0(LOG_SYSTEM, LOG_LEVEL_DEBUG, "{%s %s %d} Realloc from %p to %p size %d.\n", file, func, line, ptr, memptr, size); #endif } return (memptr); } void *calloc_d(size_t count, size_t size, const char* file, const char* func, int line) { register void *memptr = NULL; if (size > 0 && ((memptr = calloc(count, size)) == NULL)) { log_printf0(LOG_SYSTEM, LOG_LEVEL_EMERG, "{%s %s %d} Calloc exhausted.\n", file, func, line); log_close_all(); abort_d(__FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); } else { #ifdef DBG_MEM_LOG log_printf0(LOG_SYSTEM, LOG_LEVEL_DEBUG, "{%s %s %d} Calloc at %p count %d size %d.\n", file, func, line, memptr, count, size); #endif } return (memptr); } /* 分配字符串 */ char *strdup_d(const char* s, const char* file, const char* func, int line) { char *p; if (!(p = strdup(s))) { log_printf0(LOG_SYSTEM, LOG_LEVEL_EMERG, "{%s %s %d} Strdup failed.\n", file, func, line); log_close_all(); abort_d(__FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); } else { #ifdef DBG_MEM_LOG log_printf0(LOG_SYSTEM, LOG_LEVEL_DEBUG, "{%s %s %d} Strdup at %p size %d.\n", file, func, line, p, strlen(p)); #endif return p; } #endif /* DBG_MEM */ |
C++實現
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