軟體測試學習教程——過載new或delete來檢測記憶體洩漏

　1. 簡述

 

　　在日常生活中，例如電腦，還有我們大家每天離不開的手機，用的時間久了，就會發現執行速度越來越快，用方言講，就是卡的不行啦, 電腦或手機出現這種情況，大家勢必會感到非常煩躁，有那種摔電腦或手機的衝動。

 

　　記憶體洩漏屬於資源洩漏的一種，百度百科將記憶體洩漏分為四種：常發性記憶體洩漏、偶發性記憶體洩漏、一次性記憶體洩漏和隱式記憶體洩漏。

 

　　常發性指：記憶體洩漏的程式碼會被多次執行到。偶發性指：記憶體洩漏的程式碼只有在特定的條件下才會執行到。一次性指：記憶體洩漏的程式碼只會被執行到一次。隱式指：程式在執行中不斷的開闢記憶體，知道程式結束時才釋放記憶體，本質上雖然沒有記憶體洩漏，但是如果這個程式在連續執行很長時間，會耗盡所有記憶體，導致系統崩潰。

 

　　下面首先介紹記憶體檢測的基本原理，然後給出程式碼樣例，最後說明針對四種記憶體洩漏進行檢測的想法。

 

　　2. 基本原理

 

　　記憶體洩漏就是new 出來的記憶體沒有透過 delete 合理的釋放掉。 new 和 delete 這兩個函式就是關鍵點。可以過載 new 和 delete ，每次 new 中開闢一塊記憶體就用連結串列把這個記憶體的資訊儲存下來，每次用 delete 刪除一塊記憶體就從連結串列中刪除這塊記憶體的記錄。

 

　　#include<iostream>

 

　　2 using namespace std;

 

　　3//---------------------------------------------------------------

 

　　4// 記憶體記錄

 

　　5//---------------------------------------------------------------

 

　　6 class MemInfo{

 

　　7 private:

 

　　8 void*ptr;

 

　　9 const char*file;

 

　　10 unsigned int line;

 

　　11 MemInfo*link;

 

　　12 friend class MemStack;

 

　　13};

 

　　14//---------------------------------------------------------------

 

　　15// 記憶體記錄棧

 

　　16//---------------------------------------------------------------

 

　　17 class MemStack{

 

　　18 private:

 

　　19 MemInfo*head;

 

　　20 public:

 

　　21 MemStack():head(NULL){}

 

　　22~MemStack(){

 

　　23 MemInfo*tmp;

 

　　24 while(head!=NULL){

 

　　25 free(head->ptr);// 釋放洩漏的記憶體

 

　　26 tmp=head->link;

 

　　27 free(head);

 

　　28 head=tmp;

 

　　29}

 

　　30}

 

　　31 void Insert(void*ptr,const char*file,unsigned int line){

 

　　32 MemInfo*node=(MemInfo*)malloc(sizeof(MemInfo));

 

　　33 node->ptr=ptr;node->file=file;node->line=line;

 

　　34 node->link=head;head=node;

 

　　35}

 

　　36 void Delete(void*ptr){

 

　　37 MemInfo*node=head;

 

　　38 MemInfo*pre=NULL;

 

　　39 while(node!=NULL&&node->ptr!=ptr){

 

　　40 pre=node;

 

　　41 node=node->link;

 

　　42}

 

　　43 if(node==NULL)

 

　　44 cout<<" 刪除一個沒有開闢的記憶體 "<<endl;

 

　　45 else{

 

　　46 if(pre==NULL)// 刪除的是 head

 

　　47 head=node->link;

 

　　48 else

 

　　49 pre->link=node->link;

 

　　50 free(node);

 

　　51}

 

　　52}

 

　　53 void Print(){

 

　　54 if(head==NULL){

 

　　55 cout<<" 記憶體都釋放掉了 "<<endl;

 

　　56 return;

 

　　57}

 

　　58 cout<<" 有記憶體洩露出現 "<<endl;

 

　　59 MemInfo*node=head;

 

　　60 while(node!=NULL){

 

　　61 cout<<" 檔名 :"<<node->file<<","<<" 行數 :"<<node->line<<","

 

　　62<<" 地址 :"<<node->ptr<<endl;

 

　　63 node=node->link;

 

　　64}

 

　　65}

 

　　66};

 

　　67//---------------------------------------------------------------

 

　　68// 全域性物件 mem_stack 記錄開闢的記憶體

 

　　69//---------------------------------------------------------------

 

　　70 MemStack mem_stack;

 

　　71//---------------------------------------------------------------

 

　　72// 過載 new,new[],delete,delete[]

 

　　73//---------------------------------------------------------------

 

　　74 void*operator new(size_t size,const char*file,unsigned int line){

 

　　75 void*ptr=malloc(size);

 

　　76 mem_stack.Insert(ptr,file,line);

 

　　77 return ptr;

 

　　78}

 

　　79 void*operator new[](size_t size,const char*file,unsigned int line){

 

　　80 return operator new(size,file,line);// 不能用 new

 

　　81}

 

　　82 void operator delete(void*ptr){

 

　　83 free(ptr);

 

　　84 mem_stack.Delete(ptr);

 

　　85}

 

　　86 void operator delete[](void*ptr){

 

　　87 operator delete(ptr);

 

　　88}

 

　　89//---------------------------------------------------------------

 

　　90// 使用宏將帶測試程式碼中的 new 和 delte 替換為過載的 new 和 delete

 

　　91//---------------------------------------------------------------

 

　　92#define new new(__FILE__,__LINE__)

 

　　93//---------------------------------------------------------------

 

　　94// 待測試程式碼

 

　　95//---------------------------------------------------------------

 

　　96 void bad_code(){

 

　　97 int*p=new int;

 

　　98 char*q=new char[5];

 

　　99 delete[]q;

 

　　100}

 

　　101

 

　　102 void good_code(){

 

　　103 int*p=new int;

 

　　104 char*q=new char[5];

 

　　105 delete p;

 

　　106 delete[]q;

 

　　107}

 

　　108//---------------------------------------------------------------

 

　　109// 測試過程

 

　　110//---------------------------------------------------------------

 

　　111 int main(){

 

　　112 good_code();

 

　　113 bad_code();

 

　　114 mem_stack.Print();

 

　　115 system("PAUSE");

 

　　116 return 0;

 

　　117}

 

　　4. 程式碼說明

 

　　4.1 關於 new 的引數問題。

 

　　對於new int ，編譯器會解釋為 new(sizeof(int)) ，對於 new int[5] ，編譯器會解釋為 new(sizeof(int)*5) 。因此使用宏定義預編譯後， new int 就變為 new(__FILE__,__LINE__)int ，編譯器會解釋為 new(sizeof(int),__FILE__,__LINE__) 。

 

　　4.2 關於 MemStack

 

　　MemStack 內部也是一個連結串列結構，注意內部實現不能使用 new 和 delete ，只能使用 malloc 和 free 來實現連結串列，因為待測程式碼中的過載 new 和 delete 中呼叫了 MemStack 的 insert 和 delete 函式，如果 insert 和 delete 函式也呼叫過載後的 new 和 delete 的話，會構成死迴圈的，所以直接使用 free 和 malloc 比較好。

 

　　MemStack 中的解構函式，會釋放掉洩漏掉的記憶體。

 

　　5. 使用思考

 

　　對於常發性和一次性的記憶體洩漏程式碼，直接放入測試就好了。對於偶發性的記憶體洩漏程式碼，只要滿足特定條件，那麼也就轉化為常發性或者一次性的記憶體洩漏了。對於隱式記憶體洩漏，由於程式是在很長一段時間之後導致記憶體耗盡，我們需要長時間觀察，每隔一段時間比較一下記憶體的使用量，如果在一個較長的時間內，記憶體使用量持續增加，那麼可以考慮是記憶體洩漏。不過除錯起來可能會比較麻煩，還是需要重新審視程式設計的。