在前面C++中基于Crt的內(nèi)存泄漏檢測一文中提到的方法已經(jīng)可以解決我們的大部分內(nèi)存泄露問題了，但是該方法是有前提的，那就是一定要有源代碼，而且還只能是Debug版本調(diào)試模式下。實(shí)際上很多時(shí)候我們的程序會(huì)用到第三方?jīng)]有源代碼的模塊，有些情況下我們甚至懷疑系統(tǒng)模塊有內(nèi)存泄露，但是有沒有證據(jù)，我們該怎么辦？ 這時(shí)我們就要依靠無所不能的WinDbg了。WinDbg的!heap命令非常強(qiáng)大，結(jié)合AppVerifier可以對堆(heap)內(nèi)存進(jìn)行詳細(xì)的跟蹤和分析， 我們接下來對下面的代碼進(jìn)行內(nèi)存泄漏的分析：// MemLeakTest.cpp : Defines the entry point for the console application.
//
#include "stdafx.h"
#include <Windows.h>
#include <stdio.h>
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
char* p1 = new char;
printf("%p\n", p1);
char* pLargeMem = new char[40000];
for(int i=0; i<1000; ++i)
{
char* p = new char[20];
}
system("pause");
return 0;
}
首先下載安裝AppVerifier， 可到這里下載， 把我們需要測試的程序添加到AppVerifier的檢測列表中， 然后保存。
注: 我們這里用AppVerifier主要是為了打開頁堆(page heap)調(diào)試功能，你也可以用系統(tǒng)工具 gflags.exe 來做同樣的事。 雙擊運(yùn)行我們要調(diào)試的MemLeakTest.exe, 效果如下：
然后將WinDbg Attach上去， 輸入命令 !heap -p -a 0x02FC1FF8，結(jié)果如下：
0:001> !heap -p -a 0x02FC1FF8
address 02fc1ff8 found in
_DPH_HEAP_ROOT @ 2f01000
in busy allocation ( DPH_HEAP_BLOCK: UserAddr UserSize - VirtAddr VirtSize)
2f02548: 2fc1ff8 1 - 2fc1000 2000
5a8c8e89 verifier!AVrfDebugPageHeapAllocate+0x00000229
77485c4e ntdll!RtlDebugAllocateHeap+0x00000030
77447e5e ntdll!RtlpAllocateHeap+0x000000c4
774134df ntdll!RtlAllocateHeap+0x0000023a
5b06a65d vrfcore!VfCoreRtlAllocateHeap+0x00000016
5a92f9ea vfbasics!AVrfpRtlAllocateHeap+0x000000e2
72893db8 MSVCR90!malloc+0x00000079
72893eb8 MSVCR90!operator new+0x0000001f
012c1008 MemLeakTest!wmain+0x00000008 [f:\test\memleaktest\memleaktest\memleaktest.cpp @ 11]
77331114 kernel32!BaseThreadInitThunk+0x0000000e
7741b429 ntdll!__RtlUserThreadStart+0x00000070
7741b3fc ntdll!_RtlUserThreadStart+0x0000001b
怎么樣， 神奇吧？我們當(dāng)分配該地址內(nèi)存時(shí)的堆棧(stack)被完整地打印了出來。
當(dāng)然有人很快會(huì)說：這是你知道內(nèi)存地址的情況， 很多情況下我們是不知道該地址的，該如何分析？對于這種情況， 我們首先需要明確一些概念， 我們new出來的內(nèi)存是分配在堆上， 那一個(gè)進(jìn)程里究竟有多少個(gè)堆， 每個(gè)模塊都有自己單獨(dú)的堆嗎？實(shí)際上一個(gè)進(jìn)程可以有任意多個(gè)堆，我們可以通過CreateHeap創(chuàng)建自己單獨(dú)的堆， 然后通過HeapAlloc分配內(nèi)存。 我們new出來的內(nèi)存是crt(C運(yùn)行庫)分配的， 那就涉及到crt究竟有多少個(gè)堆了？ crt有多少個(gè)堆由你編譯每個(gè)模塊(Dll/Exe)時(shí)的編譯選項(xiàng)決定， 如果你運(yùn)行庫選項(xiàng)用的是/MD, 那就和其他模塊共享一個(gè)堆; 如果用/MT， 那就是自己單獨(dú)的堆。大部分情況下我們會(huì)用/MD，這樣我們在一個(gè)模塊里new內(nèi)存, 另一個(gè)模塊里delete不會(huì)有問題， 因?yàn)榇蠹夜蚕硪粋€(gè)堆。明確這些概念之后， 我們看看我們的測試程序有多少個(gè)堆， 輸入!heap -p0:001> !heap -p
Active GlobalFlag bits:
vrf - Enable application verifier
hpa - Place heap allocations at ends of pages
StackTraceDataBase @ 00160000 of size 01000000 with 00000034 traces
PageHeap enabled with options:
ENABLE_PAGE_HEAP
COLLECT_STACK_TRACES
active heaps:
+ 1160000
ENABLE_PAGE_HEAP COLLECT_STACK_TRACES
NormalHeap - 1300000
HEAP_GROWABLE
+ 1400000
ENABLE_PAGE_HEAP COLLECT_STACK_TRACES
NormalHeap - 16b0000
HEAP_GROWABLE HEAP_CLASS_1
+ 2360000
ENABLE_PAGE_HEAP COLLECT_STACK_TRACES
NormalHeap - 1280000
HEAP_GROWABLE HEAP_CLASS_1
+ 2f00000
ENABLE_PAGE_HEAP COLLECT_STACK_TRACES
NormalHeap - 31d0000
HEAP_GROWABLE HEAP_CLASS_1
可以看到我們的測試程序一共有4 個(gè)堆。
接下來我們的問題就是確定哪個(gè)是我們的crt堆， 也就是我們需要分析每個(gè)堆創(chuàng)建時(shí)的堆棧(stack)情況.
我們接下來分析最后一個(gè)堆， handle是2f00000， 輸入!heap -p -h 02f00000 分析該堆的內(nèi)存分配情況
0:001> !heap -p -h 02f00000
_DPH_HEAP_ROOT @ 2f01000
Freed and decommitted blocks
DPH_HEAP_BLOCK : VirtAddr VirtSize
02f01f04 : 02f09000 00002000
02f02e38 : 02f69000 00002000
037e2548 : 03892000 00002000
037e2514 : 03894000 00002000
Busy allocations
DPH_HEAP_BLOCK : UserAddr UserSize - VirtAddr VirtSize
02f01f6c : 02f05de8 00000214 - 02f05000 00002000
02f01f38 : 02f07800 00000800 - 02f07000 00002000
02f01ed0 : 02f0bde0 00000220 - 02f0b000 00002000
02f01e9c : 02f0df50 000000ac - 02f0d000 00002000
02f01e68 : 02f0ffe0 0000001f - 02f0f000 00002000
02f01e34 : 02f11fd8 00000028 - 02f11000 00002000
02f01e00 : 02f13fe0 0000001d - 02f13000 00002000
02f01dcc : 02f15fc0 0000003a - 02f15000 00002000
....
可以看到該堆 _DPH_HEAP_ROOT 結(jié)構(gòu)的地址是 2f01000，通過dt命令打印該結(jié)構(gòu)地址
0:001> dt ntdll!_DPH_HEAP_ROOT CreateStackTrace 2f01000
+0x0b8 CreateStackTrace : 0x0017cbe4 _RTL_TRACE_BLOCK
可以看到StackTrace的地址是 0x0017cbe4， 通過dds命令打印該地址內(nèi)的符號(hào)
0:001> dds 0x0017cbe4
0017cbe4 00178714
0017cbe8 00007001
0017cbec 000f0000
0017cbf0 5a8c8969 verifier!AVrfDebugPageHeapCreate+0x439
0017cbf4 7743a9e8 ntdll!RtlCreateHeap+0x41
0017cbf8 5a930109 vfbasics!AVrfpRtlCreateHeap+0x56
0017cbfc 755fdda2 KERNELBASE!HeapCreate+0x55
0017cc00 72893a4a MSVCR90!_heap_init+0x1b
0017cc04 72852bb4 MSVCR90!__p__tzname+0x2a
0017cc08 72852d5e MSVCR90!_CRTDLL_INIT+0x1e
0017cc0c 5a8dc66d verifier!AVrfpStandardDllEntryPointRoutine+0x99
0017cc10 5b069164 vrfcore!VfCoreStandardDllEntryPointRoutine+0x121
0017cc14 5a92689c vfbasics!AVrfpStandardDllEntryPointRoutine+0x9f
0017cc18 7741af58 ntdll!LdrpCallInitRoutine+0x14
0017cc1c 7741fd6f ntdll!LdrpRunInitializeRoutines+0x26f
0017cc20 774290c6 ntdll!LdrpInitializeProcess+0x137e
0017cc24 77428fc8 ntdll!_LdrpInitialize+0x78
0017cc28 7741b2f9 ntdll!LdrInitializeThunk+0x10
0017cc2c 00000000
0017cc30 00009001
現(xiàn)在我們可以看到該堆被Create時(shí)的完整堆棧了， 通過堆棧，我們可以看到該堆正是由crt創(chuàng)建的， 也就是說我們new的內(nèi)存都分配在該堆內(nèi)。
如果你覺得上面跟蹤堆創(chuàng)建的過程太復(fù)雜，可以先忽略， 下面我們分析堆狀態(tài)， 輸入!heap -stat -h 0，它會(huì)分析所有堆的當(dāng)前使用狀態(tài)， 我們著重關(guān)注我們的crt堆02f00000：Allocations statistics for
heap @ 02f00000
group-by: TOTSIZE max-display: 20
size #blocks total ( %) (percent of total busy bytes)
9c40 1 - 9c40 (52.66)
14 3ea - 4e48 (26.38)
1000 1 - 1000 (5.39)
800 2 - 1000 (5.39)
490 1 - 490 (1.54)
248 1 - 248 (0.77)
220 1 - 220 (0.72)
214 1 - 214 (0.70)
ac 2 - 158 (0.45)
82 2 - 104 (0.34)
6a 2 - d4 (0.28)
50 2 - a0 (0.21)
28 4 - a0 (0.21)
98 1 - 98 (0.20)
94 1 - 94 (0.19)
8a 1 - 8a (0.18)
2e 3 - 8a (0.18)
41 2 - 82 (0.17)
80 1 - 80 (0.17)
7c 1 - 7c (0.16)
我們可以看到排在第一位的是大小為0x9c40 (0n40000)的內(nèi)存，分配了1次， 第二位的是大小為 0x14 (0n20) 的內(nèi)存，分配了3ea (0n1002)次. 回頭再看我們的測試程序，怎么樣？ 是不是感覺很熟悉了。
輸入!heap -flt s 0x9c40， 讓W(xué)inDbg列出所有大小為0x9c40的內(nèi)存：0:001> !heap -flt s 0x9c40
_DPH_HEAP_ROOT @ 1161000
Freed and decommitted blocks
DPH_HEAP_BLOCK : VirtAddr VirtSize
Busy allocations
DPH_HEAP_BLOCK : UserAddr UserSize - VirtAddr VirtSize
_HEAP @ 1300000
_DPH_HEAP_ROOT @ 1401000
Freed and decommitted blocks
DPH_HEAP_BLOCK : VirtAddr VirtSize
Busy allocations
DPH_HEAP_BLOCK : UserAddr UserSize - VirtAddr VirtSize
_HEAP @ 16b0000
_DPH_HEAP_ROOT @ 2361000
Freed and decommitted blocks
DPH_HEAP_BLOCK : VirtAddr VirtSize
Busy allocations
DPH_HEAP_BLOCK : UserAddr UserSize - VirtAddr VirtSize
_HEAP @ 1280000
_DPH_HEAP_ROOT @ 2f01000
Freed and decommitted blocks
DPH_HEAP_BLOCK : VirtAddr VirtSize
Busy allocations
DPH_HEAP_BLOCK : UserAddr UserSize - VirtAddr VirtSize
02f024e0 : 02fc63c0 00009c40 - 02fc6000 0000b000
_HEAP @ 31d0000
可以看到， WinDbg幫我們找到了一個(gè)符合要求的分配， 它的UserAddr是02fc63c0， 該地址實(shí)際上就是代碼char* pLargeMem = new char[40000]分配的地址， 按照開頭的方法， 輸入!heap -p -a 02fc63c0
0:001> !heap -p -a 02fc63c0
address 02fc63c0 found in
_DPH_HEAP_ROOT @ 2f01000
in busy allocation ( DPH_HEAP_BLOCK: UserAddr UserSize - VirtAddr VirtSize)
2f024e0: 2fc63c0 9c40 - 2fc6000 b000
5a8c8e89 verifier!AVrfDebugPageHeapAllocate+0x00000229
77485c4e ntdll!RtlDebugAllocateHeap+0x00000030
77447e5e ntdll!RtlpAllocateHeap+0x000000c4
774134df ntdll!RtlAllocateHeap+0x0000023a
5b06a65d vrfcore!VfCoreRtlAllocateHeap+0x00000016
5a92f9ea vfbasics!AVrfpRtlAllocateHeap+0x000000e2
72893db8 MSVCR90!malloc+0x00000079
72893eb8 MSVCR90!operator new+0x0000001f
012c101e MemLeakTest!wmain+0x0000001e [f:\test\memleaktest\memleaktest\memleaktest.cpp @ 13]
77331114 kernel32!BaseThreadInitThunk+0x0000000e
7741b429 ntdll!__RtlUserThreadStart+0x00000070
7741b3fc ntdll!_RtlUserThreadStart+0x0000001b
可以看到該堆棧就是我們new char[40000]的堆棧， 用同樣的方法， 我們可以分析出上面代碼for循環(huán)中的1000次內(nèi)存泄漏。
最后， 總結(jié)一下， 通過WinDbg結(jié)合AppVerifier， 我們可以詳細(xì)的跟蹤堆中new出來的每一塊內(nèi)存。 很多時(shí)候在沒有源代碼的Release版本中，在程序運(yùn)行一段時(shí)間后，如果我們發(fā)現(xiàn)有大塊內(nèi)存或是大量同樣大小的小內(nèi)存一直沒有釋放， 我們就可以用上面的方法進(jìn)行分析。有些情況下，我們甚至可以將 _CrtDumpMemoryLeaks()和WinDbg的!heap -p -a [address]命令結(jié)合起來使用， 由前者打印泄漏地址，后者分析調(diào)用堆棧，以便快速的定位問題。