詳解windows下C/C++的內(nèi)存泄露檢測

更新時間：2021年06月09日 11:09:07 作者：lsgxeva

C/C++由于其沒有垃圾回收機制，所以內(nèi)存的釋放一直以來都依靠于程序員的手工釋放，因此極其容易出現(xiàn)內(nèi)存泄露的問題，而在比較大的程序之中，查找內(nèi)存泄露是一件比較困難的事情，所以我們需要一些簡便的方法來檢測內(nèi)存泄露，避免內(nèi)存泄露導致設備崩潰

檢測內(nèi)存泄露

利用Visual Studio調(diào)試器和CRT庫提供的檢測（malloc和new均適用）

程序只從單一位置退出時：

1.需要以下頭文件：

#define _CRTDBG_MAP_ALLOC
#include<stdlib.h>
#include<crtdbg.h>

通過包含crtdbg.h，將malloc和free分別映射到_malloc_dbg和_free_dbg，用于內(nèi)存分配和釋放的跟蹤。
#define _CRTDBG_MAP_ALLOC語句用于提供額外的信息，非絕對必要。

2.在程序退出位置前使用以下語句：

_CrtDumpMemoryLeaks();

該語句會在輸出窗口顯示內(nèi)存泄露信息。

測試代碼

#define _CRTDBG_MAP_ALLOC
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<crtdbg.h>
#define NUM 10

int main()
{
    char *test;
    test = (char*)malloc(NUM * sizeof(char));
    _CrtDumpMemoryLeaks();
    return 0;
}

輸出結(jié)果

使用_CRTDBG_MAP_ALLOC時：

未使用_CRTDBG_MAP_ALLOC時：

如果將程序中的：

char *test;
test = (char*)malloc(NUM * sizeof(char));

替換為：

char* name = new char[10];

也會得到同樣的結(jié)果（內(nèi)存位置由于自動分配有所不同）：

程序從多個位置退出時：

1.同樣包含上述頭文件

2.在每個會退出程序的函數(shù)(包括main函數(shù))開始處包含以下代碼：

_CrtSetDbgFlag(_CRTDBG_ALLOC_MEM_DF | _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF);

程序會在退出時自動調(diào)用_CrtDumpMemoryLeaks();。

測試代碼

#define _CRTDBG_MAP_ALLOC
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<crtdbg.h>
#define NUM 10

void test1();
void test2();

int main()
{
    _CrtSetDbgFlag(_CRTDBG_ALLOC_MEM_DF | _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF);
    char *test;
    test = (char*)malloc(NUM * sizeof(char));
    int a;
    puts("input a number");
    scanf_s("%d", &a, sizeof(int));
    if (a > 10)
        test1();
    else if(a<20)
        test2();
    else
        puts("exit point 3");
    return 0;
}

void test1()
{
    _CrtSetDbgFlag(_CRTDBG_ALLOC_MEM_DF | _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF);
    puts("exit point 1");
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

void test2()
{
    _CrtSetDbgFlag(_CRTDBG_ALLOC_MEM_DF | _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF);
    puts("exit point 2");
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

輸出結(jié)果

定位內(nèi)存泄露

當程序不大時，內(nèi)存泄露位置可以輕易通過肉眼分辨或者代碼審計發(fā)現(xiàn)。但是當程序較大的時候，就難以發(fā)現(xiàn)具體發(fā)生內(nèi)存泄露的位置。此時可以通過CRT庫的_CrtMenState結(jié)構(gòu)儲存內(nèi)存狀態(tài)。

使用該結(jié)構(gòu)類型需要定義變量用于儲存內(nèi)存狀態(tài)：

_CrtMenState s1,s2,s3;

檢測指定位置內(nèi)存需要用到_CrtMenCheckPoint結(jié)構(gòu)：

_CrtMenCheckPoint(&s1);

該語句將當前位置的內(nèi)存狀態(tài)傳遞到_CrtMenState結(jié)構(gòu)變量s1中。

檢測兩個位置之間的內(nèi)存狀態(tài)需要用到_CrtMenDifference()函數(shù)，同時需要一個新的_CrtMenState結(jié)構(gòu)變量用于存儲狀態(tài)之間的差異:

_CrtMemCheckpoint( &s1 );
_CrtMemCheckpoint( &s2 );
_CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2);

轉(zhuǎn)儲_CrtMenState結(jié)構(gòu)的內(nèi)容需要用到_CrtMemDumpStatistics函數(shù):

_CrtMenDumpStatics(&s3);

測試代碼

#define _CRTDBG_MAP_ALLOC
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<crtdbg.h>
#define NUM 10

_CrtMemState s1, s2, s3;
void MEM(char *str, int n);

int main()
{
    _CrtMemCheckpoint(&s1);
    char *test=NULL;
    MEM(test, NUM);
    _CrtMemCheckpoint(&s2);
    puts("test\n");
    _CrtMemDifference(&s3, &s1, &s2);
    _CrtMemDumpStatistics(&s3);
    return 0;
}

void MEM(char *str, int n)
{
    str = (char*)malloc(n * sizeof(char));
}

輸出結(jié)果

當s1和s2之間調(diào)用了函數(shù)MEN()時：

當刪去程序中的

MEN(test, NUM);

即s1和s2之間沒有調(diào)用MEN()函數(shù)時：

如果單純使用_CrtDumpMemoryLeaks();，只能顯示內(nèi)存分配的位置，即函數(shù)MEN()中分配內(nèi)存語句的位置，而不能定位到是哪一次對函數(shù)MEN()調(diào)用導致的內(nèi)存泄露，而通過結(jié)構(gòu)_CrtMenState，可以得到語句之間是否存在內(nèi)存分配，從而定位出內(nèi)存泄露的位置。