如果你是C++程序員,如果你寫過一個很復雜的程序,如果你經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 工具包下的一個工具,在Windows 2000的Resource Kit中也可以找得到。用來設置一些調試屬性,總體上分為3個級別System,Kernel和Image File。我們設置好Path環境變量,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調試器安裝包內。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
列出當前啟動了頁堆的進程列表:
"C:\Program Files\Debugging Tools for Windows (x86)\gflags.exe" /p
取消頁堆設置:
"C:\Program Files\Debugging Tools for Windows (x86)\gflags.exe" /p /disable qq.exe
一些特殊選項解釋:
/unaligned
這個選項只能用于完全頁堆。當我們從普通堆管理器分配一塊內存時,內存總是8字節對齊的,頁堆默認情況下也會使用這個對齊規則,但是這會導致分配的內存塊的結尾不能跟頁邊界精確對齊,可能存在0-7個字節的間隙,顯然,對位于間隙范圍內的訪問是不會被立即發現。更準確的說,讀操作將永遠不能被發現,寫操作則要等到內存塊釋放時校驗間隙空間內的填充信息時才發現。/unaligned用于修正這個缺陷,它指定頁堆管理器不必遵守8字節對齊規則,保證內存塊尾部精確對齊頁邊界。
需要注意的是,一些程序啟用這個選項可能出現異常,例如IE和QQ就不支持。
/backwards
這個選項只能用于完全頁堆。這個選項使得分配的內存塊頭部與頁邊界對齊(而不是尾部與邊界對齊),通過這個選項來檢查頭部的訪問越界。
/debug
指定一啟動進程即Attach到調試器,對于那些不能自動生成dump的程序,是比較有用的選項。
完全頁堆:
當分配一塊內存時,通過調整內存塊的分配位置,使其結尾恰好與系統分頁邊界對齊,然后在邊界處再多分配一個不可訪問的頁作為保護區域。這樣,一旦出現內存讀/寫越界時,進程就會Crash,從而幫助及時檢查內存越界。
因為每次分配的內存都要以這種形式布局,尤其對于小片的內存分配,即使分配一個字節,也要分配一個內存頁,和一個保留的虛擬內存頁(注意在目前的實現中,這個用作邊界保護區域的頁從來不會被提交)。這就需要大量的內存,到底一個進程需要多少內存,很難估算,因此在使用Page Heap前,至少保證你的機器至少設置了1G虛擬內存以上。
正常頁堆
正常頁堆原理與CRT調試內存分配函數類似,通過分配少量的填充信息,在釋放內存塊時檢查填充區域。來檢測內存是否被損壞,此方法的優點是極大的減少了內存耗用量。缺點是只能在釋放塊時檢測,不太好跟蹤出錯的代碼位置。
頁堆能處理的錯誤類型:
錯誤類型 正常頁堆 整頁堆
堆句柄無效 立即發現 立即發現
堆內存塊指針無效 立即發現 立即發現
多線程訪問堆不同步 立即發現 立即發現
假設重新分配返回相同地址(realloc) 90% 內存釋放后發現 90% 立即發現
內存塊重復釋放 90% 立即發現 90% 立即發現
訪問已釋放的內存塊 90% 在實際釋放后發現 90% 立即發現
訪問塊結尾之后的內容 在釋放后發現 立即發現
訪問塊開始之前的內容 在釋放后發現 立即發現
以下是舉例:
前期工作: 將gflags(默認安裝在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。數組已經越界,但是debug模式下并不報錯,release模式下也很大可能是不crash的。
在命令提示符下運行:
>gflags /p /enable test.exe /full
在release模式運行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僅有一點不同,就是數組大小。但是如果運行
gflags /p /enable test.exe /full
在release模式下并不會出現exception并定位到 p[9] = 10;
原因是沒有設置 /unaligned 參數,具體看說明。案例2中,數組有9字節大小,按內存8字節對齊的說法,這塊內存應該是
16字節,后面還有7字節的空間,所以 p[9] = 10; 并不會產生exception。設置 /unaligned 參數,禁止8字節對齊,就
可以跟蹤到 p[9] = 10; 這個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模式下可能產生exception:
HEAP: Free Heap block xxxxxxxx modified at xxxxxxxx after it was freed
在release模式下運行并不報錯,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
此時在debug下運行程序,會產生exception,并定位到 a = 10;