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C++使用CRT庫檢測內(nèi)存泄漏的方法詳解

更新時間：2024年06月07日 11:54:03 作者：七凌、

內(nèi)存泄漏是 C/C++ 應(yīng)用程序中最微妙、最難以發(fā)現(xiàn)的 bug,存泄漏是由于之前分配的內(nèi)存未能正確解除分配而導(dǎo)致的, 內(nèi)存泄漏的檢測工具有很多,CRT庫,是Visual Studio 自帶的,所以我們可以開箱即用,所以下面我們就來一起學(xué)習(xí)一下如何使用CRT庫檢測內(nèi)存泄漏

內(nèi)存泄漏是 C/C++ 應(yīng)用程序中最微妙、最難以發(fā)現(xiàn)的 bug，存泄漏是由于之前分配的內(nèi)存未能正確解除分配而導(dǎo)致的。最開始的少量內(nèi)存泄漏可能沒被發(fā)現(xiàn)，但隨時間推移，會導(dǎo)致各種問題，從性能變差到程序由于內(nèi)存不足而崩潰。內(nèi)存泄漏的應(yīng)用會耗盡全部可用內(nèi)存，導(dǎo)致其它程序崩潰，從而讓人難以分辨是哪個程序引發(fā)問題。即使無害的內(nèi)存泄漏也可能表明存在其他應(yīng)糾正的問題。

一、CRT 庫簡介

內(nèi)存泄漏的檢測工具有很多，大多數(shù)的內(nèi)存泄漏檢測工具都要我們手動安裝才能使用，但是CRT(C 運行時庫)庫，是Visual Studio 自帶的，所以我們可以開箱即用，無需安裝其他的內(nèi)存泄漏檢測工具。

所以下面我們就來一起學(xué)習(xí)一下如何使用CRT庫檢測內(nèi)存泄漏：

CRT檢測內(nèi)存泄漏原理：內(nèi)存分配要通過CRT在運行時實現(xiàn)，只要在分配內(nèi)存和釋放內(nèi)存時分別做好記錄，程序結(jié)束時對比分配內(nèi)存和釋放內(nèi)存的記錄就可以確定是不是有內(nèi)存泄漏。

二、CRT 庫的使用

1、啟用內(nèi)存泄漏檢測

檢測內(nèi)存泄漏的主要工具是「C/C++ 調(diào)試程序」和「CRT 調(diào)試堆函數(shù)」，若要啟用調(diào)試堆的所有函數(shù)，在 C++ 程序中，按以下順序包含以下語句：

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

#define 語句將 CRT 堆函數(shù)的基礎(chǔ)版本映射到對應(yīng)的調(diào)試版本，如果省略 #define 語句，內(nèi)存泄漏轉(zhuǎn)儲包含的有用信息將有所簡化。
#include <crtdbg.h> 會將 malloc 和 free 函數(shù)映射到其調(diào)試版本 _malloc_dbg 和_free_dbg，它們跟蹤內(nèi)存分配和解除分配。此映射只在包含 _DEBUG的調(diào)試版本中發(fā)生。發(fā)布版本則會使用普通的 malloc 和 free 函數(shù)。

2、設(shè)置應(yīng)用退出時顯示內(nèi)存泄漏報告

在使用了上面的語句啟用調(diào)試堆函數(shù)后，需要在應(yīng)用出口點之前放置 _CrtDumpMemoryLeaks，從而在應(yīng)用退出時顯示內(nèi)存泄漏報告。

_CrtDumpMemoryLeaks();

如果你的應(yīng)用程序有多個出口點，每一個出口點都要設(shè)置這個函數(shù)也太復(fù)雜了，所以我們可以在應(yīng)用程序開頭調(diào)用 _CrtSetDbgFlag并傳入一些參數(shù)來幫助我們簡化這個操作。

_CrtSetDbgFlag ( _CRTDBG_ALLOC_MEM_DF | _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF );

_CRTDBG_ALLOC_MEM_DF
- 含義：啟用內(nèi)存分配調(diào)試。
- 作用：當啟用該標志時，CRT 會在每次內(nèi)存分配時記錄調(diào)試信息，包括分配的文件名和行號。這些信息在內(nèi)存泄漏報告中非常有用，可以幫助你確定內(nèi)存泄漏發(fā)生的位置。
_CRTDBG_LEAK_CHECK_DF
- 含義：啟用內(nèi)存泄漏檢測。
- 作用：當啟用該標志時，程序退出時 CRT 會自動檢查未釋放的內(nèi)存，并生成內(nèi)存泄漏報告。這可以幫助你發(fā)現(xiàn)和修復(fù)內(nèi)存泄漏問題。
_CRTDBG_CHECK_ALWAYS_DF
- 作用：當設(shè)置該標志時，CRT會在每次分配或釋放內(nèi)存時檢查整個堆的完整性。這意味著每次內(nèi)存操作（如 malloc、free、new、delete）都會觸發(fā)堆完整性檢查。通過這種操作能檢測一些內(nèi)存越界的問題。當然也可以手動調(diào)用_CrtCheckMemory() 函數(shù)進行立即檢測。

3、豐富內(nèi)存泄漏報告

為了豐富我們的內(nèi)存泄漏報告，我們可以重定義 new malloc 用以捕獲文件名和行號

// 重定義 new malloc 以捕獲文件名和行號
#ifdef _DEBUG
#define new   new(_NORMAL_BLOCK, __FILE__, __LINE__)
#define   malloc(s)  _malloc_dbg(s, _NORMAL_BLOCK, __FILE__, __LINE__)
#endif

4、演示使用

我們通過下面的一個完整的示例，展示如何使用 CRT進行內(nèi)存泄漏檢測：

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

// 重定義 new malloc 以捕獲文件名和行號
#ifdef _DEBUG
#define new   new(_NORMAL_BLOCK, __FILE__, __LINE__)
#define   malloc(s)  _malloc_dbg(s, _NORMAL_BLOCK, __FILE__, __LINE__)
#endif

void leakMemory() {
    int* p = new int[10]; // 這是一個內(nèi)存泄漏示例
}

int main() 
{
    // 啟用內(nèi)存分配調(diào)試和內(nèi)存泄漏檢測
    _CrtSetDbgFlag(_CRTDBG_ALLOC_MEM_DF | _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF | _CRTDBG_CHECK_ALWAYS_DF);

    leakMemory();

    std::cout << "Program finished." << std::endl;
    
    return 0;
}

我們按F5進行調(diào)試時，當程序運行完畢，我們在輸出窗口可以看到：