引言
突然感觉要出去走走了, 醒了后 刷完牙就在联系coding, 不知不觉到了 黄昏.
看看天, 打开灯. 又感觉到了 夜夜夜夜 .
13年到北京务工, 遇到一批批NB的同龄人物. 一块工作, 一块喜欢锻炼, 一块默默的学习.
从他(她)们身上发现一个事实.
假如我们一样聪明,
当你抱怨自己为什么努力了, 确还是 这么水的时候 ; 其实他(她)们在拼命. 而你只是在努力 ,
假如我们不一样聪明,
如果还不能开挂, 那会是怎么样精彩 x x x x.
前言 - 内存越界处理
我们先看设计图. 内存越界检查原理如下
上面原理是不是很简单. 而这恰恰是最通用的做法. 美的东西不负责. 美很重要.
那我们按照上面设计思路. 首先构建 接口文件 checkmem.h
#ifndef _H_MEMCHECK_CHECKMEM #define _H_MEMCHECK_CHECKMEM #include <stddef.h> /* * 对malloc进行的封装, 添加了边界检测内存块 * (inline 原本分_DEBUG有宏处理, 后面没加等于没用) * sz : 申请内存长度 * : 返回得到的内存首地址 */ extern inline void* mc_malloc(size_t sz); /* * 对calloc进行封装, 添加边界检测内存块 * cut : 申请的个数 * sz : 每个的大小 */ extern inline void* mc_calloc(size_t cut, size_t sz); /* * 对relloc进行了封装, 同样添加了边间检测内存块 */ extern inline void* mc_realloc(void* ptr, size_t sz); /* * 对内存检测, 看是否出错, 出错直接打印错误信息 * 只能检测, check_* 得到的内存 */ extern inline void mc_check(void* ptr); #endif // !_H_MEMCHECK_CHECKMEM
主要是对 malloc, calloc, realloc 进行添加尾部和头部的内存块处理. 就这么简单一步. 假如能看懂上面设计思路图.
这些代码都可以跳过了. 思路比代码重要. 好那我们继续展现实现部分. checkmem.c
#include "checkmem.h" #include <stdio.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> // 控制台打印错误信息, fmt必须是双引号括起来的宏 #define CERR(fmt, ...) fprintf(stderr,"[%s:%s:%d][error %d:%s]" fmt " ", __FILE__, __func__, __LINE__, errno, strerror(errno), ##__VA_ARGS__) //控制台打印错误信息并退出, t同样fmt必须是 ""括起来的字符串常量 #define CERR_EXIT(fmt,...) CERR(fmt,##__VA_ARGS__),exit(EXIT_FAILURE) // 插入字节块的个数 #define _INT_CHECK (1<<4) /* * 对malloc进行的封装, 添加了边界检测内存块 * sz : 申请内存长度 * : 返回得到的内存首地址 */ inline void* mc_malloc(size_t sz) { // 头和尾都加内存检测块, 默认0x00 char* ptr = calloc(1, sz + 2 * _INT_CHECK); if (NULL == ptr) { CERR_EXIT("malloc sz + sizeof struct check is error!"); } //前四个字节保存 最后一个内存块地址 大小 size_t* iptr = (size_t*)ptr; *iptr = sz + _INT_CHECK; return ptr + _INT_CHECK; } /* * 对calloc进行封装, 添加边界检测内存块 * cut : 申请的个数 * sz : 每个的大小 */ inline void* mc_calloc(size_t cut, size_t sz) { return mc_malloc(cut*sz); } /* * 对relloc进行了封装, 同样添加了边间检测内存块 */ inline void* mc_realloc(void* ptr, size_t sz) { // 先检测一下内存 mc_check(ptr); // 重新申请内存 char* cptr = (char*)ptr - _INT_CHECK; char* nptr = calloc(1, sz + 2 * _INT_CHECK); if (NULL == nptr) { CERR_EXIT("realloc is error:%p.", ptr); } // 内存移动 size_t* bsz = (size_t*)cptr; memcpy(nptr, cptr, *bsz < sz ? *bsz : sz); *bsz = sz; free(cptr); return nptr; } // 检测内存是否错误, 错误返回 true, 在控制台打印信息 static void _iserror(char* s, char* e) { while (s < e) { if (*s) { CERR_EXIT("Need to debug test!!! ptr is : (%p, %p).check is %d!",s, e, *s); } ++s; } } /* * 对内存检测, 看是否出错, 出错直接打印错误信息 * 只能检测, check_* 得到的内存 */ inline void mc_check(void* ptr) { char *sptr = (char*)ptr - _INT_CHECK; //先检测头部 char* s = sptr + sizeof(size_t); char* e = sptr + _INT_CHECK; _iserror(s, e); //后检测尾部 size_t sz = *(size_t*)sptr; s = sptr + sz; e = s + _INT_CHECK; _iserror(s, e); }
代码实现都很中规中矩, 比较容易. 也就百行. 按照接口文件一个个看实现. 很容易学到开发中技巧. 提高实战技巧.
扯一点, C, C++ 老开发人员水平都比较高, 不喜欢写注释. 这个强烈推荐不是大牛的选手一定要多写注释.
不要扯 什么 <代码即注释> . 多写注释容易加深自己二次思考, 加快自己的成长. 不要和老开发人学这个 , 如果你跳槽, 遇到一个大项目
注释等价无, 你是什么感受. 为我们多留条后路, 多写注释.
好 看测试代码 main.c
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include "checkmem.h" /* * 演示一种检测内存越界的办法 * 添加上下限方式 */ int main(int argc, char* argv[]) { // 实验步骤是, 是申请内存, 在操作内存 char* as = mc_malloc(16); mc_check(as); // 内存越界了 //as[16] = 18; //mc_check(as); // 重新分配内存, 再次越界 as = mc_realloc(as, 15); as[15] = 44; mc_check(as); free(as); return 0; }
测试结果
到这里内存越界的思路和实现都已经完毕了.欢迎思考尝试.
正文 - 内存全局监测
内存全局检测思路更简单. 采用引用'计数方式'处理. 扯一点很多自动垃圾回收机制都采用了引用计数方式.
包括内核层例如 文件描述符, IPC 共享内存, 消息机制等. 先看接口 memglobal.h
#ifndef _H_MEMGLOBAL_MEMGLOBAL #define _H_MEMGLOBAL_MEMGLOBAL #include <stddef.h> #include <stdlib.h> /* * 全局启动内存简单监测 */ extern inline void mg_start(void); /* * 增加的全局计数的 malloc * sz : 待分配内存大小 * : 返回分配的内存首地址 */ extern void* mg_malloc(size_t sz); /* * 增加了全局计数的 calloc * sc : 分配的个数 * sz : 每个分配大小 * : 返回分配内存的首地址 */ extern inline void* mg_calloc(size_t sc, size_t sz); /* * 增加了计数的 realloc * ptr : 上一次分配的内存地址 * sz : 待重新分配的内存大小 * : 返回重新分配好的内存地址 */ extern void* mg_realloc(void* ptr, size_t sz); /* * 增加了计数处理的内存 free * ptr : 上面函数返回地址的指针 */ extern inline void mg_free(void* ptr); // 在测试模式下开启 全局内存使用计数 #if defined(_DEBUG) # define malloc mg_malloc # define calloc mg_calloc # define realloc mg_realloc # define free mg_free #else # define malloc malloc # define calloc calloc # define realloc realloc # define free free #endif #endif // !_H_MEMGLOBAL_MEMGLOBAL
还是比较优美的. 再看 memglobal.c
#include "memglobal.h" #include <stdio.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> // 取消内置宏, 防止递归 #undef malloc #undef calloc #undef realloc #undef free // 控制台打印错误信息, fmt必须是双引号括起来的宏 #define IOERR(io, fmt, ...) fprintf(io,"[%s:%s:%d][error %d:%s]" fmt " ", __FILE__, __func__, __LINE__, errno, strerror(errno), ##__VA_ARGS__) // 全局内存计数, 系统第一次构造的时候为0 static int _mct; #define _STR_MGTXT "checkmem.log" // mg内存监测退出时候, 记录一些信息 static void _mg_exit(void) { if (_mct == 0) return; // 先打印信息到控制台 IOERR(stderr, "Detect memory leaks _mct = %d!!", _mct); //输出到文件 FILE* txt = fopen(_STR_MGTXT, "a"); if (txt == NULL) { IOERR(stderr, "fopen " _STR_MGTXT " a is error!"); return; } IOERR(txt, "Detect memory leaks _mct = %d!!", _mct); fclose(txt); } /* * 全局启动内存简单监测 */ inline void mg_start(void) { // 注册退出监测事件 atexit(_mg_exit); } /* * 增加的全局计数的 malloc * sz : 待分配内存大小 * : 返回分配的内存首地址 */ void* mg_malloc(size_t sz) { void* ptr = malloc(sz); if (!ptr) return NULL; ++_mct; memset(ptr, 0x00, sz); return ptr; } /* * 增加了全局计数的 calloc * sc : 分配的个数 * sz : 每个分配大小 * : 返回分配内存的首地址 */ inline void* mg_calloc(size_t sc, size_t sz) { return mg_malloc(sc*sz); } /* * 增加了计数的 realloc * ptr : 上一次分配的内存地址 * sz : 待重新分配的内存大小 * : 返回重新分配好的内存地址 */ void* mg_realloc(void* ptr, size_t sz) { if (!ptr) return mg_malloc(sz); return realloc(ptr, sz); } /* * 增加了计数处理的内存 free * ptr : 上面函数返回地址的指针 */ inline void mg_free(void* ptr) { if (!ptr) return; --_mct; free(ptr); }
中间用了
// 取消内置宏, 防止递归 #undef malloc #undef calloc #undef realloc #undef free
这个主要为了解决 引用了 头文件 memglobal.h 会造成递归调用. Linux上还有一种思路, 不包含这个头文件
链接时候gcc 指定就可以. 但是 vs 是自动推导编译, 如果不引入它推导不出来. 后面就采用了上面通用的做法.
上面思路是, 先启动 全局内存监测功能, 再通过特殊宏,替代原先的申请和释放函数. 来达到目的.
测试文件 main.c
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include "memglobal.h" /* * 内存全局计数, 检测内存是否越界 */ int main(int argc, char* argv[]) { // 开启内存全局计数 mg_start(); int *p = malloc(16); p = calloc(12, 2); *p = 154; puts("就这样!"); p = realloc(NULL, 6); puts("测试这样行!"); return 0; }
测试运行结果如下
最终打印日志是
好. 到这里 关于内存全局检测的技巧解释和实现完毕. 很简单很好用.
重点是理解上面两种方式思路. 哈哈, 是不是发现 好神奇的内存泄露, 内存越界, 内存泄露监测也不过如此.
开发, 写代码很简单, 但化为生产力就很难了, 也许需要更多有能力的一起转换.
后记
错误是难免, 欢迎吐槽交流, 拜~~. 希望早睡早起.