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Windows平臺下針對C/C++項目的內(nèi)存泄漏檢測方法

     由于語言在自動內(nèi)存管理上的欠缺，C/C++在內(nèi)存管理上從來都是需要程序員小心處理的一個方面，當(dāng)項目代碼上了一定規(guī)模，內(nèi)存消耗和泄漏就會成為程序穩(wěn)定運行的第一大敵。如果不在項目之初就建立內(nèi)存管理和泄漏檢測機制，后面蛋疼的問題就會接踵而來。這篇文章著重討論內(nèi)存泄漏檢測，而內(nèi)存管理與具體項目類型關(guān)系密切，后面有時間我會著重游戲項目來討論。

     內(nèi)存泄漏檢測的基本步驟是：1）包裝（重載）內(nèi)存分配/釋放API；2）進行內(nèi)存分配時記下相關(guān)信息：地址、大小、調(diào)用棧；3）釋放時清除之前記錄的對應(yīng)信息；4）程序退出時（確保在所有內(nèi)存釋放操作完成之后），輸出剩下的記錄。其中，對進行分配操作是的調(diào)用棧回溯是個重點信息，它能夠幫助我們找出內(nèi)存泄漏代碼。

     Windows中的Dbghelp庫提供了豐富的調(diào)試API。StackWalk應(yīng)該是進行棧回溯最直接的一種接口了，但是它不夠快。如果能先記錄下調(diào)用棧上的CALL指令地址，然后在輸出日志時解析出符號，將會大大降低檢測機制對程序本身性能的影響。Dbghelp庫中提供了Sym*FromAddr系列API，可以通過指令地址獲取函數(shù)符號，那么剩下的就是如何記錄指令地址的問題了。從網(wǎng)上借了一張x86調(diào)用棧示意圖，如下：

     從圖中可以看出，Callee的EBP始終指向Caller的EBP，EBP下面是指向Caller下一條指令（注意x86體系下棧的增長方向是小地址），因此通過EBP就可以回溯整個調(diào)用棧了。通過下面代碼可以實現(xiàn)此功能：

     宏參數(shù)frame是個void*指針數(shù)組，數(shù)組的大小取決于想要回溯的棧深度。內(nèi)存分配和回收的包裝代碼如下：

     我們看到，內(nèi)存管理系統(tǒng)內(nèi)部終究還是要使用語言提供的內(nèi)存分配/釋放API，只要配對實現(xiàn)了分配與釋放管理，系統(tǒng)內(nèi)部的無泄漏是很容易保證的。在這里著重講解原理，就不重載new/delete operator了。最后看一下調(diào)用棧函數(shù)符號的回溯代碼：

     我們用下面代碼做測試用例：

     泄漏檢測結(jié)果：

參考：

[1] Using DbgHelp

[2] Intel x86 Function-call Conventions - Assembly View

posted on 2013-10-26 08:55 Heath 閱讀(4473) 評論(4)  編輯 收藏 引用 所屬分類: Game Development