C++内存泄漏的检测与实现详细流程

Alanni ·

更新时间:2024-11-10

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内存泄漏

带来的问题

难点

hook实现泄漏判断与追踪(malloc和free重载)

宏定义实现hook

内存泄漏

malloc/new 调用在堆上分配的内存却没有相应的free/delete；

带来的问题

会逐渐吃掉虚拟内存

难点

如何判断是否内存泄漏

（最毛糙）可以使用+1和-1，即当调用分配内存变量+1，释放内存时候，变量-1，进程退出输出的count=0，进程内存没有泄漏，否则有泄漏；

线上版本，做一个配置文件，设置是否存在内存泄漏的一个标志位，平时肉眼观察不出的内存泄漏，在长时间的运行积攒下，肯定会逐渐变大，然后当可以观察出有内存泄漏了，就将标志位置位1；进行热更新，释放相应的泄漏处理（如 hook）；

如何判断在代码中哪里泄漏

当已经怀疑有泄漏：使用简单的mtrace直接检查代码也是一个简单的操作。

hook实现泄漏判断与追踪：实现本地检查或者在线的全局实时检查（线上版本，写一个conf配置文件，热更新是否使用hook）

宏定义实现 hook：实现单个文件检查

调用malloc的时候，自己构建一个内存池（慢慢合成），每次释放的时候，从池中删除。最终在池中的就是泄露的；

hook实现泄漏判断与追踪(malloc和free重载)

#define _GNU_SOURCE
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <dlfcn.h>
#define MEM_CONTENT_LEN 128
typedef void *(*malloc_t)(size_t size);
malloc_t malloc_f = NULL;
typedef void(*free_t)(void *P);
free_t free_f;
int enable_malloc_hook = 1;
int enable_free_hook = 1;
void *malloc(size_t size){
    if (enable_malloc_hook)
    {
        enable_malloc_hook = 0;         //防止递归；不这么设计会发生循环调用  ，printf也会调用malloc  直接打印观察是否泄漏
        void *p = malloc_f(size);   
        // printf("malloc\n");              
        /*
        参数：
           0：当前函数在哪调用：  返回==f()-->malloc
           1： a()-->f()-->malloc
           2: a()-->b()-->f()-->malloc        
        */
        void *caller = __builtin_return_address(0); 
        char buff[MEM_CONTENT_LEN] = {0}; //具体是否泄漏，何处泄漏，打印到文件中
        sprintf(buff,"./mem/%p.mem",p);
        FILE *fp = fopen(buff,"w");
        fprintf(fp,"[+%p]malloc --> addr: %p,size: %lu\n",caller,p,size);
        fflush(fp);
        enable_malloc_hook = 1;
        return p;
    }
    else{
        return malloc_f(size);
    }    
}
void free(void *p){
    // printf("free\n");
    if (enable_free_hook)
    {
        enable_free_hook = 0;
        char buff[MEM_CONTENT_LEN] = {0}; //具体是否泄漏，何处泄漏
        sprintf(buff,"./mem/%p.mem",p);
        if (unlink(buff) <0)
        {
            printf("double free:%p\n",p);
        }
        enable_free_hook= 1;
    }else{
        free_f(p);
    }    
}
static int init_hook(){
    malloc_f = dlsym(RTLD_NEXT,"malloc");
    free_f = dlsym(RTLD_NEXT,"free");
}
int main(){
    init_hook(); // hook调用
    void *p = malloc(10);
    free(p);
    void *p1 = malloc(20);
    void *p2 = malloc(30);
    free(p1);
}

gcc -o hook hook.c -ldl #编译
mkdir mem #存储文件
./hook #进行检查，若mem中生成了文件，则说明出了内存泄漏的问题
cat mem/0x55a3d3e666c0.mem # 具体泄露：[+0x55a3d381a59e]malloc --> addr: 0x55a3d3e666c0,size: 30

addr2line -fe ./hook -a 0x55a3d381a59e#检查具体泄露的出现代码地址

宏定义实现hook

#define _GNU_SOURCE
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <dlfcn.h>
#define MEM_CONTENT_LEN 128
void *malloc_hook(size_t size,const char* file, int line){
    void *p = malloc(size);
    char buff[MEM_CONTENT_LEN] = {0}; //具体是否泄漏，何处泄漏，打印到文件中
    sprintf(buff,"./mem/%p.mem",p);
    FILE *fp = fopen(buff,"w");
    fprintf(fp,"[+%s:%d]malloc --> addr: %p,size: %lu\n",file,line,p,size);
    fflush(fp);
    return p;
}
void* free_hook(void *p,const char* file,int line)
{
    char buff[MEM_CONTENT_LEN] = {0}; //具体是否泄漏，何处泄漏
    sprintf(buff,"./mem/%p.mem",p);
    if (unlink(buff) <0)
    {
        printf("double free:%p\n",p);
    }
    free(p);
}
//如果宏定义放在函数实现前面，会出现循环调用
#define malloc(size)        malloc_hook(size,__FILE__,__LINE__)  
#define free(p)     free_hook(p,__FILE__,__LINE__)
int main(){
    void *p = malloc(10);
    free(p);
    void *p1 = malloc(20);
    void *p2 = malloc(30);
    free(p1);
}