誰動了我的指標？ (轉)

誰動了我的指標？ (轉)[@more@]

誰動了我的指標？

譯者序：
　　本文介紹了一種在過程中尋找懸掛指標（野指標）的方法，這種方法是透過對new和delete運算子的過載來實現的。
　　這種方法不是完美的，它是以除錯期的洩露為代價來實現的，因為文中出現的程式碼是絕不能出現在一個最終釋出的產品中的，只能在除錯時使用。
　　在VC中，在除錯環境下，可以簡單的透過把new替換成DE_NEW來實現功能更強更方便的指標檢測，詳情可參考MSDN。DEBUG_NEW的實現思路與本文有相通的地方，因此文章中介紹的方法雖然不是最佳的，但還算實用，更重要的是，它提供給我們一種新的思路。

簡介：
　　前幾天發生了這樣一件事，我正在除錯一個，這個程式用了一大堆亂七八糟的指標來處理一個連結串列，最終在一個指向連結串列結點的指標上出了問題。我們預計它應當指向的是一個虛基類的。我想到第一個問題是：指標所指的地方真的有一個物件嗎？出問題的指標值可以被4整除，並且不是NULL的，所以可以斷定它曾經是一個有效的指標。透過使用的記憶體檢視視窗（View->Debug ->Memory）我們發現這個指標所指的資料是FE EE FE EE FE EE ...這通常意味著記憶體是曾經是被分配了的，但現在卻處於一種未分配的狀態。不知是誰、在什麼地方把我的指標所指的記憶體區域給釋放掉了。我想要找出一種方案來查出我的資料到底是怎麼會被釋放的。

背景：
　　我最終透過過載了new和delete運算子找到了我丟失的資料。當一個被時，引數會首先被壓到棧上後，然後返回地址也會被壓到棧上。我們可以在new和delete運算子的函式中把這些資訊從棧上提取出來，幫助我們除錯程式。

程式碼：
　　在經歷了幾次錯誤的猜測後，我決定求助於過載new和delete運算子來幫我找到我的指標所指向的資料。下面的new運算子的實現把返回地址從棧上提了出來。這個返回地址位於傳遞過來的引數和第一個區域性變數的地址之間。的設定、呼叫函式的方法、的體系結構都會引響到這個返回地址的實際位置，所以您在使用下面程式碼的時候，要根據您的實際情況做一些調整。一旦new運算子獲得了返回地址，它就在將要實際分配的記憶體前面分配額外的16個位元組的空間來存放這個返回地址和實際的分配的記憶體大小，並且把實際要分配的記憶體塊首地址返回。
　　對於delete運算子，你可以看到，它不再釋放空間。它用與new同樣的方法把返回地址提取出來，寫到實際分配空間大小的後面（譯者注：就是上面分配的16個位元組的第9到第12個位元組），在最後四個位元組中填上DE AD BE EF（譯者注：四個十六進位制數，當成單詞來看正好是dead beef，用來表示記憶體已釋放真是很形象！），並且把剩餘的空間（譯者注：就是原本實際應該分配而現在應該要釋放掉的空間）都填上一個重複的值。
　　現在，如果程式由於一個錯誤的指標而出錯，我只需開啟記憶體檢視視窗，找到出錯的指標所指的地方，再往前找16個位元組。這裡的值就是呼叫new運算子的地址，接下來四個位元組就是實際分配的記憶體大小，第三個四個位元組是呼叫delete運算子的地址，最後四個位元組應該是DE AD BE EF。接下的實際分配過的記憶體內容應該是77 77 77 77。
　　要透過這兩個返回地址在源程式中分別找到對應的new和delete，可以這樣做：首先把表示地址的四個位元組的內容倒序排一下，這樣才能得到真正的地址，這裡因為在平臺上位元組序是低位在前的。下一步，在上右擊點選，選“Go To Diassembly”。在反的視窗上的左邊一欄就是機器程式碼對應的記憶體地址。按Ctrl + G或選擇Edit->Go To...並輸入你找到的地址之一。反彙編的視窗就將滾動到對應的new或delete的函式呼叫位置。要回到源程式只需再次右鍵單擊，選擇“Go To ”。您就可以看到相應的new或delete的呼叫了。
　　現在您就可以很方便的找出您的資料是何時丟失的了。至於要找出為什麼delete會被呼叫，就要靠您自己了。
　　#include

　　void * ::operator new(size_t size)
　　{
　　　　int stackVar;
　　　　unsigned long stackVarAddr = (unsigned long)&stackVar;
　　　　unsigned long argAddr = (unsigned long)&size;

　　　　void ** retAddrAddr = (void **)(stackVarAddr/2 + argAddr/2 + 2);

　　　　void * retAddr = * retAddrAddr;

　　　　unsigned char *retBuffer = (unsigned char*)malloc(size + 16);

　　　　memset(retBuffer, 0, 16);

　　　　memcpy(retBuffer, &retAddr, sizeof(retAddr));

　　　　memcpy(retBuffer + 4, &size, sizeof(size));

　　　　return retBuffer + 16;
　　}

　　void ::operator delete(void *buf)
　　{
　　　　int stackVar;
　　　　if(!buf)
　　　　　　return;

　　　　unsigned long stackVarAddr = (unsigned long)&stackVar;
　　　　unsigned long argAddr = (unsigned long)&buf;

　　　　void ** retAddrAddr = (void **)(stackVarAddr/2 + argAddr/2 + 2);

　　　　void * retAddr = * retAddrAddr;

　　　　unsigned char* buf2 = (unsigned char*)buf;

　　　　buf2 -= 8;

　　　　memcpy(buf2, &retAddr, sizeof(retAddr));

　　　　size_t size;

　　　　buf2 -= 4;

　　　　memcpy(&size, buf2, sizeof(buf2));

　　　　buf2 += 8;

　　　　buf2[0] = 0xde;
　　　　buf2[1] = 0xad;
　　　　buf2[2] = 0xbe;
　　　　buf2[3] = 0xef;

　　　　
　　　　buf2 += 4;

　　　　memset(buf2, 0x7777, size);

　　　　// deallocating destroys saved addresses, so don't
　　　　// buf -= 16;
　　　　// free(buf);
　　}

其它值得關注的地方：
　　這段程式碼同樣可以用於記憶體洩露的檢測。只需修改delete運算子使它真正的去釋放記憶體，並且在程式退出前，用__heapwalk遍歷所有已分配的記憶體塊並把呼叫new的地址提取出來，這就將得到一份沒有被delete匹配的new呼叫列表。
　　還要注意的是：這裡列出的程式碼只能在除錯的時候去使用，如果你把它段程式碼放到最終的產品中，會導致程式執行時記憶體被大量的消耗。