malloc_stats---检查内存泄露的神器

本文介绍如何利用malloc_stats函数精确检测程序中的内存使用情况,包括如何定位内存泄露问题,并通过示例代码展示了调用前后内存变化的具体数值。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

在之前的博客中提到过,valgrind可以用来检测内存泄露,但在使用中,往往会遇到一些问题,给调试工作带来很多不必要的麻烦,我自己遇到的有以下两种:

      (1)内存泄露误检(系统初始化时,可能有一些需要长期保存在内存中的数据结构,这些空间是永远不释放的,而这些内存会被认为绝对泄露)

      (2)valgrind检查内存泄露过于全面,运行后的结果太多往往很难从中找到有用的信息。有时候,我们只需要关注某些函数,可能在执行某个操作,调用某些函数时会出现内存泄露,此时,valgrind的工作显得冗余而复杂

系统库函数中提供了malloc_stats()函数,可以统计本进程具体的内存使用情况,精确到字节,malloc_stats()函数声明如下:

#include<stdlib.h>

void malloc_stats(void);

malloc_stats()执行结果如下:

Arena 0://第一个arena(每个线程分配一个arena),这里只有一个线程
system bytes     =     135168//本线程从操作系统获得的动态内存,这里是132KB
in use bytes     =       1152//本线程在使用的动态内存,1152字节
Total (incl. mmap)://总的使用情况,各个线程使用动态内存的累加值
system bytes     =     135168//本进程从操作系统获得的动态内存,这里是132KB
in use bytes     =       1152//本进程在使用的动态内存,1152字节
max mmap regions =          0//当一次申请内存超过128KB(32位操作系统)或1MB(64位操作系统)时,会增加mmap区域,这里统计使用mmap区域的个数
max mmap bytes   =          0//mmap区域对应内存大小

不说废话,来段代码看看效果

  1. //test_malloc_stats.c  
  2. #include<stdio.h>  
  3. #include<stdlib.h>  
  4.   
  5. int func1();  
  6.   
  7. int main()  
  8. {  
  9.     char *p=NULL;  
  10.     p=(char *)malloc(100);  
  11.     if(!p){  
  12.         printf("In main ,malloc fail\n");  
  13.         return -1;  
  14.     }  
  15.     printf("********before call func1 **********\n");  
  16.     malloc_stats();//在要执行内存检测的函数之前打印内存信息  
  17.       
  18.     func1();  
  19.     printf("\n@@@@@@@@after call func1 @@@@@@@@@@@\n");  
  20.     malloc_stats();//在要执行内存检测的函数之后打印内存信息  
  21.     free(p);  
  22.     return 1;  
  23.       
  24. }  
  25.   
  26. int func1(void)//申请1024字节,但没有释放,有内存泄露  
  27. {  
  28.     char *p=NULL;  
  29.     p=(char *)malloc(1024);//func1函数申请1024字节  
  30.     if(!p)  
  31.     {  
  32.         printf("Malloc error\n");  
  33.     }  
  34.     return 0;  
  35. }  
//test_malloc_stats.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int func1();

int main()
{
	char *p=NULL;
	p=(char *)malloc(100);
	if(!p){
		printf("In main ,malloc fail\n");
		return -1;
	}
	printf("********before call func1 **********\n");
	malloc_stats();//在要执行内存检测的函数之前打印内存信息
	
	func1();
	printf("\n@@@@@@@@after call func1 @@@@@@@@@@@\n");
	malloc_stats();//在要执行内存检测的函数之后打印内存信息
	free(p);
	return 1;
	
}

int func1(void)//申请1024字节,但没有释放,有内存泄露
{
	char *p=NULL;
	p=(char *)malloc(1024);//func1函数申请1024字节
	if(!p)
	{
		printf("Malloc error\n");
	}
	return 0;
}
如上代码,编译(gcc test_malloc_stats.c ),运行(./a.out),结果如下


如上图,在调用func1之前,内存使用位112B,调用之后,内存使用1152B,增加了1040字节,说明函数func1存在内存泄露,此时检查func1函数代码即可。如果func1确实会造成1040B的内存使用,这就说明func1没有问题。


这里,您可能会发现申请了1024字节,实际内存占用1040字节,这正是glib库的实现,另外的16字节用来管理分配的数据块

### malloc_stats 的使用方法 `malloc_stats` 是 GNU C 库提供的一种用于显示当前程序动态内存分配状态的工具函数。它能够帮助开发者了解进程中的内存分配情况,从而辅助诊断潜在的内存泄漏或其他内存管理问题。 #### 函数原型 以下是 `malloc_stats` 的标准声明: ```c void malloc_stats(void); ``` 该函数不接受任何参数,并直接将内存分配的状态信息打印到标准错误流 (`stderr`) 中[^1]。 --- #### 输出内容解释 当调用 `malloc_stats()` 时,其输出通常类似于以下形式: ``` Arena 0: system bytes = 135168 in use bytes = 96 Total (incl. mmap): system bytes = 135168 in use bytes = 96 max mmap regions = 0 max mmap bytes = 0 ``` - **Arena**: 表示不同的内存区域(arena)。对于单线程应用程序,默认只有一个 arena;而对于多线程环境,可能会存在多个 arenas。 - **system bytes**: 当前进程中已从操作系统请求并保留的总字节数。 - **in use bytes**: 当前实际被使用的字节数。 - **mmap regions/bytes**: 如果启用了大块内存分配机制(通过 `mmap` 实现),则会额外报告这些区域的数量及其大小[^2]。 --- #### 使用场景与注意事项 1. **检测内存泄漏** 可以在不同阶段多次调用 `malloc_stats()` 来观察内存变化趋势。如果发现某些部分持续增长而未减少,则可能存在内存泄漏风险。 2. **结合 GDB 调试器** 在调试模式下运行程序并通过 GDB 执行命令可以更方便地获取实时内存统计数据。例如,在 GDB 中输入 `(gdb) call malloc_stats()` 即可触发相应功能[^2]。 3. **替代方案——malloc_info** 对于需要更加灵活控制输出格式的情况,推荐改用 `malloc_info` 接口。它可以将以 XML 形式描述的数据传递给指定文件句柄以便进一步解析处理[^2]。 4. **性能开销** 需要注意的是频繁调用此类统计接口可能会影响应用的整体效率,因此建议仅限开发测试期间启用相关逻辑[^4]。 --- #### 示例代码展示 下面给出一段简单的演示如何利用 `malloc_stats` 查看内存状况的例子: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 定义一个模拟产生内存泄露的功能模块 static void leak_memory() { char *ptr = (char*)malloc(1024); // 分配一块空间却从未释放 } int main() { printf("Before memory operations:\n"); malloc_stats(); // 初始状态下记录一次基本信息 leak_memory(); printf("\nAfter introducing potential leaks:\n"); malloc_stats(); // 再次采集数据对比差异 return EXIT_SUCCESS; } ``` 编译执行上述源码片段后即可直观感受到前后两次调用间的变化规律。 ---
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