Question

如何在linux下检测内存泄漏

Answer 1

linux操作系统应用专区
1．开发背景：
在
windows
下使用
vc
编程时，我们通常需要
debug
模式下运行程序，而后调试器将在退出程序时，打印出程序运行过程中在堆上分配而没有释放的内存信息，其中包括代码文件名、行号以及内存大小。该功能是
mfc
framework
提供的内置机制，封装在其类结构体系内部。
在
linux
或者
unix
下，我们的
c++
程序缺乏相应的手段来检测内存信息，而只能使用
top
指令观察进程的动态内存总额。而且程序退出时，我们无法获知任何内存泄漏信息。为了更好的辅助在
linux
下程序开发，我们在我们的类库项目中设计并实现了一个内存检测子系统。下文将简述
c++
中的
new
和
delete
的基本原理，并讲述了内存检测子系统的实现原理、实现中的技巧，并对内存泄漏检测的高级话题进行了讨论。
2．new和delete的原理
当我们在程序中写下
new
和
delete
时，我们实际上调用的是
c++
语言内置的
new
operator
和
delete
operator。所谓语言内置就是说我们不能更改其含义，它的功能总是一致的。以
new
operator
为例，它总是先分配足够的内存，而后再调用相应的类型的构造函数初始化该内存。而
delete
operator
总是先调用该类型的析构函数，而后释放内存（图1）。我们能够施加影响力的事实上就是
new
operator
和
delete
operator
执行过程中分配和释放内存的方法。
new
operator
为分配内存所调用的函数名字是
operator
new，其通常的形式是
void
*
operator
new(size_t
size);
其返回值类型是
void*，因为这个函数返回一个未经处理（raw）的指针，未初始化的内存。参数
size
确定分配多少内存，你能增加额外的参数重载函数
operator
new，但是第一个参数类型必须是
size_t。
delete
operator
为释放内存所调用的函数名字是
operator
delete，其通常的形式是
void
operator
delete(void
*memorytobedeallocated)；它释放传入的参数所指向的一片内存区。
这里有一个问题，就是当我们调用
new
operator
分配内存时，有一个
size
参数表明需要分配多大的内存。但是当调用
delete
operator
时，却没有类似的参数，那么
delete
operator
如何能够知道需要释放该指针指向的内存块的大小呢？答案是：对于系统自有的数据类型，语言本身就能区分内存块的大小，而对于自定义数据类型（如我们自定义的类），则
operator
new
和
operator
delete
之间需要互相传递信息。
当我们使用
operator
new
为一个自定义类型对象分配内存时，实际上我们得到的内存要比实际对象的内存大一些，这些内存除了要存储对象数据外，还需要记录这片内存的大小，此方法称为
cookie。这一点上的实现依据不同的编译器不同。（例如
mfc
选择在所分配内存的头部存储对象实际数据，而后面的部分存储边界标志和内存大小信息。g++
则采用在所分配内存的头
4
个自己存储相关信息，而后面的内存存储对象实际数据。）当我们使用
delete
operator
进行内存释放操作时，delete
operator
就可以根据这些信息正确的释放指针所指向的内存块。
以上论述的是对于单个对象的内存分配/释放，当我们为数组分配/释放内存时，虽然我们仍然使用
new
operator
和
delete
operator，但是其内部行为却有不同：new
operator
调用了operator
new
的数组版的兄弟－
operator
new[]，而后针对每一个数组成员调用构造函数。而
delete
operator
先对每一个数组成员调用析构函数，而后调用
operator
delete[]
来释放内存。需要注意的是，当我们创建或释放由自定义数据类型所构成的数组时，编译器为了能够标识出在
operator
delete[]
中所需释放的内存块的大小，也使用了编译器相关的
cookie
技术。