如果你是C++程序員,如果你寫過一個(gè)很復(fù)雜的程序,如果你經(jīng)常碰到莫名其妙的崩潰問題。那么你就有可能遭遇了野指針。如果你比較細(xì)心,注意了Debug Output輸出窗口的話,那么你就有可能注意到這樣一行提示:
HEAP: Free Heap block xxxxxxxx modified at xxxxxxxx after it was freed
GFlags是Windows debug tools 工具包下的一個(gè)工具,在Windows 2000的Resource Kit中也可以找得到。用來設(shè)置一些調(diào)試屬性,總體上分為3個(gè)級(jí)別System,Kernel和Image File。我們設(shè)置好Path環(huán)境變量,將其指向Debug tools工具的目錄下。
下載安裝 gflags:
http://www.microsoft.com/whdc/devtools/debugging/installx86.mspx
http://www.ithov.com/Soft/system/systest/38210.shtml
GFlags
- 老牌的PageHeap配置工具,有命令行和GUI兩種操作方式,功能比較全,包含在Windbg調(diào)試器安裝包內(nèi)。同樣在Windows 2000 Professional SP2 以上可用。
一些使用GFlags命令行的例子:
配置正常頁堆:
"C:\Program Files\Debugging Tools for Windows (x86)\gflags.exe" /p /enable qq.exe
配置完全頁堆:
"C:\Program Files\Debugging Tools for Windows (x86)\gflags.exe" /p /enable qq.exe /full
列出當(dāng)前啟動(dòng)了頁堆的進(jìn)程列表:
"C:\Program Files\Debugging Tools for Windows (x86)\gflags.exe" /p
取消頁堆設(shè)置:
"C:\Program Files\Debugging Tools for Windows (x86)\gflags.exe" /p /disable qq.exe
一些特殊選項(xiàng)解釋:
/unaligned
這個(gè)選項(xiàng)只能用于完全頁堆。當(dāng)我們從普通堆管理器分配一塊內(nèi)存時(shí),內(nèi)存總是8字節(jié)對齊的,頁堆默認(rèn)情況下也會(huì)使用這個(gè)對齊規(guī)則,但是這會(huì)導(dǎo)致分配的內(nèi)存塊的結(jié)尾不能跟頁邊界精確對齊,可能存在0-7個(gè)字節(jié)的間隙,顯然,對位于間隙范圍內(nèi)的訪問是不會(huì)被立即發(fā)現(xiàn)。更準(zhǔn)確的說,讀操作將永遠(yuǎn)不能被發(fā)現(xiàn),寫操作則要等到內(nèi)存塊釋放時(shí)校驗(yàn)間隙空間內(nèi)的填充信息時(shí)才發(fā)現(xiàn)。/unaligned用于修正這個(gè)缺陷,它指定頁堆管理器不必遵守8字節(jié)對齊規(guī)則,保證內(nèi)存塊尾部精確對齊頁邊界。
需要注意的是,一些程序啟用這個(gè)選項(xiàng)可能出現(xiàn)異常,例如IE和QQ就不支持。
/backwards
這個(gè)選項(xiàng)只能用于完全頁堆。這個(gè)選項(xiàng)使得分配的內(nèi)存塊頭部與頁邊界對齊(而不是尾部與邊界對齊),通過這個(gè)選項(xiàng)來檢查頭部的訪問越界。
/debug
指定一啟動(dòng)進(jìn)程即Attach到調(diào)試器,對于那些不能自動(dòng)生成dump的程序,是比較有用的選項(xiàng)。
完全頁堆:
當(dāng)分配一塊內(nèi)存時(shí),通過調(diào)整內(nèi)存塊的分配位置,使其結(jié)尾恰好與系統(tǒng)分頁邊界對齊,然后在邊界處再多分配一個(gè)不可訪問的頁作為保護(hù)區(qū)域。這樣,一旦出現(xiàn)內(nèi)存讀/寫越界時(shí),進(jìn)程就會(huì)Crash,從而幫助及時(shí)檢查內(nèi)存越界。
因?yàn)槊看畏峙涞膬?nèi)存都要以這種形式布局,尤其對于小片的內(nèi)存分配,即使分配一個(gè)字節(jié),也要分配一個(gè)內(nèi)存頁,和一個(gè)保留的虛擬內(nèi)存頁(注意在目前的實(shí)現(xiàn)中,這個(gè)用作邊界保護(hù)區(qū)域的頁從來不會(huì)被提交)。這就需要大量的內(nèi)存,到底一個(gè)進(jìn)程需要多少內(nèi)存,很難估算,因此在使用Page Heap前,至少保證你的機(jī)器至少設(shè)置了1G虛擬內(nèi)存以上。
正常頁堆
正常頁堆原理與CRT調(diào)試內(nèi)存分配函數(shù)類似,通過分配少量的填充信息,在釋放內(nèi)存塊時(shí)檢查填充區(qū)域。來檢測內(nèi)存是否被損壞,此方法的優(yōu)點(diǎn)是極大的減少了內(nèi)存耗用量。缺點(diǎn)是只能在釋放塊時(shí)檢測,不太好跟蹤出錯(cuò)的代碼位置。
頁堆能處理的錯(cuò)誤類型:
錯(cuò)誤類型 正常頁堆 整頁堆
堆句柄無效 立即發(fā)現(xiàn) 立即發(fā)現(xiàn)
堆內(nèi)存塊指針無效 立即發(fā)現(xiàn) 立即發(fā)現(xiàn)
多線程訪問堆不同步 立即發(fā)現(xiàn) 立即發(fā)現(xiàn)
假設(shè)重新分配返回相同地址(realloc) 90% 內(nèi)存釋放后發(fā)現(xiàn) 90% 立即發(fā)現(xiàn)
內(nèi)存塊重復(fù)釋放 90% 立即發(fā)現(xiàn) 90% 立即發(fā)現(xiàn)
訪問已釋放的內(nèi)存塊 90% 在實(shí)際釋放后發(fā)現(xiàn) 90% 立即發(fā)現(xiàn)
訪問塊結(jié)尾之后的內(nèi)容 在釋放后發(fā)現(xiàn) 立即發(fā)現(xiàn)
訪問塊開始之前的內(nèi)容 在釋放后發(fā)現(xiàn) 立即發(fā)現(xiàn)
以下是舉例:
前期工作: 將gflags(默認(rèn)安裝在C:\Program Files\Debugging Tools for Windows (x86))加入到path
案例1:
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
char *p = new char[8];
p[8] = 10;
delete[] p;
return 0;
}
程序本身是有問題的。數(shù)組已經(jīng)越界,但是debug模式下并不報(bào)錯(cuò),release模式下也很大可能是不crash的。
在命令提示符下運(yùn)行:
>gflags /p /enable test.exe /full
在release模式運(yùn)行test.exe。exception將直接定位到 p[8] = 10; 這一行
案例2:
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
char *p = new char[9];
p[9] = 10;
delete[] p;
return 0;
}
以上代碼和案例1僅有一點(diǎn)不同,就是數(shù)組大小。但是如果運(yùn)行
gflags /p /enable test.exe /full
在release模式下并不會(huì)出現(xiàn)exception并定位到 p[9] = 10;
原因是沒有設(shè)置 /unaligned 參數(shù),具體看說明。案例2中,數(shù)組有9字節(jié)大小,按內(nèi)存8字節(jié)對齊的說法,這塊內(nèi)存應(yīng)該是
16字節(jié),后面還有7字節(jié)的空間,所以 p[9] = 10; 并不會(huì)產(chǎn)生exception。設(shè)置 /unaligned 參數(shù),禁止8字節(jié)對齊,就
可以跟蹤到 p[9] = 10; 這個(gè)exception
>gflags /p /enable test.exe /full /unaligned
案例3:
class A
{
public:
int a;
void del(){
delete this;
a = 10;
}
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
A* a = new A();
a->del();
return 0;
}
在debug模式下可能產(chǎn)生exception:
HEAP: Free Heap block xxxxxxxx modified at xxxxxxxx after it was freed
在release模式下運(yùn)行并不報(bào)錯(cuò),但是程序本身是有問題的,delete this; 之后,又給成員變量 a=10;
這顯然是不對的。
>gflags /p /enable test.exe /full
此時(shí)在debug下運(yùn)行程序,會(huì)產(chǎn)生exception,并定位到 a = 10;