linux中内存泄漏的检测(三)定制化的new/delete

来源:IT165收集  发布日期:2016-01-21 19:56:01

《linux中内存泄漏的检测(二)定制化的malloc/free》中的__wrap方法只解决了C的问题,这一节介绍怎么让C++中的new/delete也能方便地插入计数代码。

wrap方法尝试

可不可以使用__wrap_new/__wrap_delete?我们试试看。

我写了这样的测试代码

#include <iostream>
using namespace std;

int count = 0;

void * __wrap_new(size_t size)
{
    count++;
    return __real_new(size);
}

void __wrap_delete(void *ptr)
{
    count--;
    __real_delete(ptr);
}

int main()
{
    count = 0;
    int *p1 = new int;
    int *p2 = new int;
    delete p1;
    if(count != 0)
        cout<<'memory leak!'<<endl;
        return 0;
}

然后这样编译,g++ -o test test.cpp -Wl,--wrap,new -Wl,--wrap,delete,结果

cpptest.cpp: In function ‘void* __wrap_new(size_t)’:
cpptest.cpp:9:27: error: ‘__real_new’ was not declared in this scope
     return __real_new(size);
                           ^
cpptest.cpp: In function ‘void __wrap_delete(void*)’:
cpptest.cpp:15:22: error: ‘__real_delete’ was not declared in this scope
     __real_delete(ptr);
     ^

看来这种方法不可行,这要从new和malloc的区别说起。

new VS. malloc

malloc很好理解,它的作用就是分配一段指定大小的内存空间。

而new的工作分为两步:

第一步也是分配一段指定大小的内存空间,这一步与malloc相同,它有一个专用的名字,叫operator new

第二步是将分配到的内存以指定的方式初始化化,这是malloc所没有的,它也有一个专用的名字,叫placement new

步骤 作用 与malloc的关系 是否可以重载 怎样使用
operator new 分配一段指定大小的空间 相当于malloc 可以重载 可以单独调用,如class *pA = operator new(100),相当于class *pA = malloc(100);
placement new 将一段空间以指定的方式初始化 malloc不能提供这样的功能 不能重载 可以把空间的指针作为参数传入,单独调用这一行为执行初始化操作,如class *pA = new(buf) class();,相当于使用class::class()初始化buf这段内存

关于operator new和placement new和更多细节,可以参考更多文章,但显然new的功能非常复杂,并不是一个__wrap_new(size_t size)能解决的。

operator new 重载

new的功能虽然复杂,但我们所关心的只是其中与分配内存相关的部分,也就是operator new。幸好,它可以重载。

C++支持重载,我们可以重载new中的operater new,在其中加入计数功能,并通过malloc实现内存申请。

#include <iostream>
using namespace std;

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int count = 0;

void * operator new(size_t size)
{
    count++;
    return malloc(size);
}

void operator delete(void *ptr)
{
    count--;
    free(ptr);
}

int main()
{
    count = 0;
    int *p1 = new int;
    int *p2 = new int;
    delete p1;
    if(count != 0)
        cout<<'memory leak!'<<endl;
        return 0;
}

既然new也是通过调用malloc实现的,那么也不用operator new和malloc分别统计了,只需要统计malloc就行了。因为__wrap_symbol和__real_symbol都是C函数,所有要使用extern 'C'。

#include <iostream>
using namespace std;

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int count = 0;

extern 'C'
{
void* __real_malloc(int c); 
void * __wrap_malloc(int size)
{
    count++;
    return __real_malloc(size);
}

void __real_free(void *ptr);
void __wrap_free(void *ptr)
{
    count--;
    __real_free(ptr);
}
}

void * operator new(size_t size)
{
    return malloc(size);
}

void operator delete(void *ptr)
{
    free(ptr);
}

int main()
{
    count = 0;
    int *p1 = new int(3);
    int *p2 = new int(4);
    cout<<*p1<<' '<<*p2<<endl;
    delete p1;
    if(count != 0)
        cout<<'memory leak!'<<endl;
        return 0;
}

分析

优点

(1)使用方便 — 不需要改产品代码,只需要修改编译选项即可完成。

(2)范围全面 — wrap是个链接选项,对所有通过__wrap_malloc和__wrap_free链接到一起的文件都起作用,不论是静态库还是动态库。

(3)c的检测与c++的检测无缝兼容

缺点

(1)该方法要求运行结束时对运行中产生的打印分析才能知道结果。

(2)只能检测是否泄漏,却没有具体信息,比如泄漏了多少空间

(3)不能说明是哪一行代码引起了泄漏

(4)这一方法虽然解决了C++的替换问题,却引入了新的问题。因为在C++中对于同一指针申请和释放,申请和释放的大小却有可能不相等,导致有些情况的内存泄漏检测不到。比如(a)申请子类而析构父类(b)申请数组而释放数组第一项

改进

欲知如何解决,且看下回分解

Tag标签: 内存  
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