C++ 内存泄漏调试

C++和其他高级语言不同,需要自行管理内存,项目大\调用多,容易内存泄漏.内存申请释放使用malloc/free和new delete两种方式.

当内存报错弹出一个陌生的地址,我一脸懵逼,不清楚是哪个地方出的错,特别是程序退出的时候报错更不好定位.可以使用第三方工具来定位解决,也可以自己想办法解决.

我在做神经网络训练的时候碰到一个的BUG,发送完训练图片之后直接提示使用了非法内存.


HEAP[Test.exe]: HEAP: Free Heap block 0000015E950E4A60 modified at 0000015E950E4AA0 after it was freed.

代码迭代了多次,部分功能没有测试,也不清楚哪里出的问题.

联想到内存的申请释放方式,申请和释放总是配对的,申请的大小也是预先知道的.在内存申请申请释放的时候加上内存地址打印,当内存泄漏报错的时候就可以定位出错内存地址在哪个范围.我加入了一个内存打印函数,把内存地址范围和时间都打印出来.

void DebugHeap(CString name, void * ptr,int size)
{
	long Time = GetCurrentTime();
	TRACE("========>heap name:%s,address [%p:%p],time:%d (ms)\n", name,ptr,(char *)ptr + size,Time);
}

在程序中申请\释放部分加入DebugHeap

static Neural * mThis;
static FileInfo mFileInfo;
Neural *Neural:: GetInstance(MainDlg * parent,DlgCommand * cmd)
{
	if (mThis == NULL)
	{
		mThis = new Neural(parent);
		mCmd = cmd;
	}
	return mThis;
}

void Neural:: ReleaseInstance()
{
	if (mThis != NULL)
		delete mThis;
}

Neural::Neural(MainDlg * parent)
{
	mFileInfo.mRcv = (unsigned char *)malloc(1024);
	DebugHeap("flag1:alloc", mFileInfo.mRcv, 1024);
}

Neural::~Neural(void)
{
	bWork = FALSE;
	DebugHeap("flag1:free ", mFileInfo.mRcv, 1024);
	free(mFileInfo.mRcv);
}

程序运行中的日志

==>  ThreadRecvProc Start
==>  ThreadInterrupt Start
MainDlg::OnInitDialog()
========>heap name:flag1:alloc,address [0000015E95077CD0:0000015E950780D0],time:7870921 (ms)
“Test.exe”(Win32): 已加载“C:\Windows\System32\clbcatq.dll”。无法查找或打开 PDB 文件。
“Test.exe”(Win32): 已加载“C:\Windows\System32\edputil.dll”。无法查找或打开 PDB 文件。
....
线程 0x2a10 已退出,返回值为 0 (0x0)。
线程 0x2ae4 已退出,返回值为 0 (0x0)。
“Test.exe”(Win32): 已加载“C:\Windows\System32\mswsock.dll”。无法查找或打开 PDB 文件。
连接服务器成功!
线程 0x16c8 已退出,返回值为 96 (0x60)。
线程 0xa0c 已退出,返回值为 0 (0x0)。
“Test.exe”(Win32): 已加载“C:\Windows\System32\msctfuimanager.dll”。无法查找或打开 PDB 文件。
....
========>heap name:flag1:alloc,address [0000015E951577D0:0000015E95157BD0],time:7885500 (ms)
Ending:43707
========>heap name:flag1:free ,address [0000015E951577D0:0000015E95157BD0],time:7885609 (ms)
线程 0x2f20 已退出,返回值为 0 (0x0)。
========>heap name:flag1:alloc,address [0000015E950E4AA0:0000015E950E4EA0],time:7887265 (ms)
analyse:3, D:\数据\FSSD\V5\target.csv
========>heap name:flag1:free ,address [0000015E950E4AA0:0000015E950E4EA0],time:7887296 (ms)
线程 0x2a00 已退出,返回值为 0 (0x0)。
线程 0xe84 已退出,返回值为 0 (0x0)。
HEAP[Test.exe]: HEAP: Free Heap block 0000015E950E4A60 modified at 0000015E950E4AA0 after it was freed
Test.exe 已触发了一个断点。

第一次申请 [0000015E95077CD0:0000015E950780D0]  释放失败

第二次申请[0000015E951577D0:0000015E95157BD0]   释放成功

第三次申请[0000015E950E4AA0:0000015E950E4EA0]  释放成功

从报错的意思看是重复释放内存.0000015E950E4AA0 地址被重复释放,这个地址刚好是第三次申请的地址.

看现象是第一次申请的地址被改动了,查看这部分代码分析原因.

按照我预想在构造函数申请内存,析构函数释放内存,是能配对.代码里加入单例模式并且使用了一个全局变量mFileInfo,随着构造函数调用会不断改变.我预想是这个类只能单例使用,由于历史原因,部分代码并没有使用单例模式.单例中的申请的地址位置被改动了,所以没办法正确释放.统一使用单例模式,这个问题解决了.

C++出现内存错误时候,把申请/释放的地址打印出来能更快更准确的定位到问题.

 

### C++调试内存泄漏的方法与工具 #### 方法概述 在 C++ 开发过程中,内存泄漏是一个常见问题。为了有效解决这一问题,开发者通常会采用静态分析、动态分析以及手动排查相结合的方式。以下是几种常用的调试方法: 1. **代码审查** 手动检查代码逻辑中的潜在问题,例如未释放的 `new` 或者 `malloc` 分配的资源[^1]。 2. **单元测试** 编写针对内存管理部分的单元测试,验证对象生命周期是否正常结束并释放资源。 3. **运行时错误检测工具** 利用专门设计用于捕获内存泄漏和其他运行时错误的工具进行自动化检测[^2]。 --- #### 常见工具介绍 1. **Valgrind (Memcheck)** Valgrind 是一种强大的开源工具集,其中 Memcheck 子工具能够帮助发现程序中的内存管理和线程使用方面的错误。它支持多种平台,并能提供详细的内存泄漏报告。 示例命令: ```bash valgrind --leak-check=full ./your_program ``` 2. **AddressSanitizer (ASan)** AddressSanitizer 是一个快速的内存错误检测器,集成到 GCC 和 Clang 编译器中。它可以捕捉诸如越界访问、非法指针解除引用等问题,并且具有较低性能开销。 启用 ASan 的编译选项如下: ```bash g++ -fsanitize=address -g your_code.cpp -o your_program ``` 3. **Rational Purify / Parasoft Insure++** 这两款商业工具体现了高度精确性和全面性,在复杂场景下尤为适用。它们通过插桩技术和实时监控机制定位内存泄漏及其根源。 4. **Visual Studio Diagnostic Tools** 如果开发环境基于 Microsoft Visual Studio,则可以直接利用内置诊断功能(如 Memory Usage Profiler),无需额外安装第三方软件即可完成初步分析。 5. **LeakTracer** LeakTracer 是一款轻量级库,专注于追踪 C/C++ 应用程序内的动态分配行为。只需链接该库至目标项目便可获取详尽的日志信息以便后续处理。 --- #### 最佳实践建议 - **遵循 RAII 模式** 使用现代 C++ 提供的标准容器类(如 `std::vector`, `std::map`)代替原始指针操作;或者借助智能指针 (`std::unique_ptr`, `std::shared_ptr`) 自动化管理动态分配的对象寿命周期[^3]。 - **合理配置构建参数** 在生产环境中部署之前务必开启所有可能的安全防护措施,包括但不限于 `-Wall`, `-Wextra`, `-pedantic-errors` 等警告级别设置以及启用地址随机化等功能。 - **定期维护依赖项版本更新** 对于外部组件引入的风险同样不可忽视,及时升级至最新稳定版有助于减少未知漏洞带来的隐患影响。 - **记录日志辅助定位异常状况** 当遇到难以重现的问题时,完善的日志体系将成为解决问题的重要依据之一。 --- ```cpp // 正确示例:RAII 实践 #include <memory> #include <iostream> void use_string_properly() { // 使用智能指针替代裸指针 std::unique_ptr<std::string> value = std::make_unique<std::string>("Hello World"); std::cout << *value << std::endl; } ``` --- #### 总结 综合运用上述提到的各种手段和技术可以帮助我们更高效地识别和修复 C++ 程序中存在的内存泄漏现象。值得注意的是,预防胜过治疗——良好的编码习惯加上适当的设计理念往往能够在源头上杜绝许多不必要的麻烦发生。
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