Введение
При разработке больших приложений, оперирующих
большими объемами информации на первое место при отладке встает проблема
обнаружения неправильного распределения памяти. Суть проблемы состоит в том, что
если мы выделили участок памяти, а затем освободили не весь выделенный объем, то
образуются блоки памяти, которые помечены как занятые, но на самом деле они не
используются. При длительной работе программы такие блоки могут накапливаться,
приводя к значительному расходу памяти.
Для обнаружения подобных ошибок создано
специализированное программное обеспечение (типа BoundsChecker от Numega),
однако чаще бывает удобнее встроить механизм обнаружения утечки в свои проекты.
Поэтому метод должен быть простым, и в то же время как можно более
универсальным. Кроме того, не хотелось бы переписывать годами накопленные
мегабайты кода, написанного и отлаженного задолго до того, как вам пришло в
голову оградить себя от ошибок. Так что к списку требований добавляется
стандартизация, т.е. нужно каким-то образом встроить защиту от ошибок в
стандартный код.
Предлагаемое решение основывается на перегрузке
стандартных операторов распределения памяти new и delete. Причем перегружать мы
будем глобальные операторы new|delete, т.к. переписать эти операторы для каждого
разработанного ранее класса было бы очень трудоемким процессом. Т.о. после
перегрузки нам нужно будет только отследить распределение памяти и,
соответственно, освобождение ее в момент завершения программы. Все
несоответствия - ошибка.
Реализация
Проект написан на Visual C++, но переписать его на
любой другой диалект С++ не будет слишком сложной задачей. Во-первых, нужно
переопределить стандартные операторы new и delete так, чтобы это работало во
всех проектах. Поэтому в stdafx.h добавляем следующий фрагмент:
#ifdef _DEBUG
inline void * __cdecl operator new(unsigned int size,
const char *file, int line)
{
};
inline void __cdecl operator delete(void *p)
{
};
#endif
Как видите, переопределение операторов происходит в
блоке #ifdef/#endif. Это ограждает наш код от влияния на релиз компилируемой
программы. Вы, наверное, заметили, что теперь оператор new имеет три параметра
вместо одного. Два дополнительных параметра содержат имя файла и номер строки, в
которой выделяется память. Это удобно для обнаружения конкретного места, где
происходит ошибка. Однако код наших проектов по-прежнему ссылается на оператор
new, принимающий один параметр. Для исправления этого несоответствия нужно
добавиить следующий фрагмент
#ifdef _DEBUG
#define DEBUG_NEW new(__FILE__, __LINE__)
#else
#define DEBUG_NEW new
#endif
#define new DEBUG_NEW
Теперь все наши операторы new будут вызываться с
тремя параметрами, причем недостающие параметры подставит препроцессор. Конечно,
пустые переопределенные функции ни в чем нам не помогут, так что давайте добавим
в них какой-нибудь код:
#ifdef _DEBUG
inline void * __cdecl operator new(unsigned int size,
const char *file, int line)
{
void *ptr = (void *)malloc(size);
AddTrack((DWORD)ptr, size, file, line);
return(ptr);
};
inline void __cdecl operator delete(void *p)
{
RemoveTrack((DWORD)p);
free(p);
};
#endif
Для полноты картины нужно переопределить операторы
new[] и delete[], однако никаких существенных отличий здесь нет - творите!
Последний штрих - пишем функции AddTrack() и
RemoveTrack(). Для создания списка используемых блоков памяти будем использовать
стандартные средства STL:
typedef struct {
DWORD address;
DWORD size;
char file[64];
DWORD line;
} ALLOC_INFO;
typedef list<ALLOC_INFO*> AllocList;
AllocList *allocList;
void AddTrack(DWORD addr, DWORD asize, const char *fname, DWORD lnum)
{
ALLOC_INFO *info;
if(!allocList) {
allocList = new(AllocList);
}
info = new(ALLOC_INFO);
info->address = addr;
strncpy(info->file, fname, 63);
info->line = lnum;
info->size = asize;
allocList->insert(allocList->begin(), info);
};
void RemoveTrack(DWORD addr)
{
AllocList::iterator i;
if(!allocList)
return;
for(i = allocList->begin(); i != allocList->end(); i++)
{
if((*i)->address == addr)
{
allocList->remove((*i));
break;
}
}
};
Перед самым завершением программы наш список
allocList содержит ссылки на блоки памяти, котороые не были освобождены. Все,
что нужно сделать - вывести эту информацию куда-нибудь. В нашем проекте мы
выведем список неосвобожденных участков памяти в окно вывода отладочных
сообщений Visual C++:
void DumpUnfreed()
{
AllocList::iterator i;
DWORD totalSize = 0;
char buf[1024];
if(!allocList)
return;
for(i = allocList->begin(); i != allocList->end(); i++) {
sprintf(buf, "%-50s:\t\tLINE %d,\t\tADDRESS %d\t%d unfreed\n",
(*i)->file, (*i)->line, (*i)->address, (*i)->size);
OutputDebugString(buf);
totalSize += (*i)->size;
}
sprintf(buf, "--------------------------------------------------\n");
OutputDebugString(buf);
sprintf(buf, "Total Unfreed: %d bytes\n", totalSize);
OutputDebugString(buf);
};
Надеюсь, этот проект сделает ваши баг-листы короче, а
программы устойчивее. Удачи!
|