new/delete, malloc/free 内存泄漏如何检测

原创已于 2023-09-17 10:32:17 修改 · 471 阅读

1 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#开发语言

于 2023-09-10 21:11:25 首次发布

C/C++ 专栏收录该内容

21 篇文章

订阅专栏

本文介绍了C++中new/delete与malloc/free的区别，包括前者是运算符、可初始化且开辟失败抛异常，后者是库函数、按字节分配内存等。还列举了几种类型的new，最后阐述了检测内存泄漏的方法，如重写函数、用工具库等。

区别：

首先new/delete是运算符，malloc/free是库函数。
malloc/free只开辟内存不初始化；new/delete及开辟内存也初始化。
抛出异常的方式：new/delete开辟失败使用抛出bad_alloc；malloc/free通过返回值判断。
malloc和new区别：malloc是c语言中一个库幻术函数，按字节为数据分配内存，返回类型是 ‘ void * ’。因为他不知道分配的内存会被用于什么类型的对象。 new是运算符，需要传入类型，new相当于运算符的重载函数 operator new ->返回值自动转成指定的类指针 int*
free不管是释放单个内存还是数组内存都是函数的调用，传入内存的首地址即可，而delete在删除数组时需要加一个[].

有几种类型的new：

int *p1 = new int (20) ;
int *p2 = new (nothrow) int ;
const int *p3 = new const int(40);
int data = 0; int *p4 = new (&data) int (50); 指定内存地址

C++中，如何设计一个程序检测内存泄漏问题？

内存泄漏就是new操作没有对应的delete，我们可以在全局重写上面这些函数，在new操作里面用映射表记录都有哪些内存被开辟过，delete的时候把相应的内存资源删除掉，new和delete都有对应关系

#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <mutex>

std::unordered_map<void*, std::size_t> allocationMap;
std::mutex allocMutex;

void* operator new(std::size_t size) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(allocMutex);
    void* ptr = std::malloc(size);
    if (ptr == nullptr) {
        throw std::bad_alloc();
    }
    allocationMap[ptr] = size;
    return ptr;
}

void operator delete(void* ptr) noexcept {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(allocMutex);
    auto it = allocationMap.find(ptr);
    if (it != allocationMap.end()) {
        allocationMap.erase(it);
    }
    std::free(ptr);
}

如果整个系统运行完了，我们发现，映射表记录的一些内存还没有被释放，就存在内存泄漏了！

void checkForMemoryLeaks() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(allocMutex);
    if (!allocationMap.empty()) {
        std::cout << "Memory leaks detected:\n";
        for (auto& pair : allocationMap) {
            std::cout << "Address: " << pair.first << ", Size: " << pair.second << " bytes\n";
        }
    } else {
        std::cout << "No memory leaks detected.\n";
    }
}

我们用我们自定义的new和delete重载函数接管整个应用的所有内存管理，对内存的开辟和释放都记录；也可以通过编译器既定的宏和API接口，把函数调用堆栈打印出来，到底在哪个源代码的哪一页的哪一行做了new操作没有delete
除了重载 new 和 delete，还有一些现成的工具和库，如 Valgrind、AddressSanitizer 等，这些工具可以自动检测内存泄漏，而无需修改源代码。