原文:http://www.codeproject.com/Articles/31382/Memory-Leak-Detection-Using-Windbg
引言
对于C++的开发者来说,内存泄露是一类耗时的bug。检查内存泄露总是让人很抓狂,如果出问题的代码不是你写的,或者代码量很大的时候,事情就更糟糕了。
现在市场上有很多工具可以用于检查分析内存泄露的问题,但是一般都不是免费的。Windbg是一款功能强大又可免费使用的内存泄露检查工具,通过Windbg可以初步定位怀疑有内存泄露的代码位置。COM接口相关的问题在本文档中不涉及。
Windbg是微软提供的一款功能强大的用户内核空间调试器,可以从以下地址下载
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/hardware/ff551063(v=vs.85).aspx
使用Windbg
使用Windbg的准备:
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在symbol file中配置Microsoft Symbol Servers的目录
在Windbg的File==>Symbol File Path中输入:
SRV*d:\symbols*http://msdl.microsoft.com/download/symbols
d:\symbols表示从Microsoft Symbol Servers下载的符号文件存放目录,若从未下载过系 统的符号文件,Windbg会自动下载。
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在Symbol File Path中输入自己程序的PDB文件目录(包括DLL的PDB),可添加 多个,以分号隔开如:
D:\myApp\pdb;SRV*d:\symbols*http://msdl.microsoft.com/download/symbols
自己程序的PDB目录放在前面,Windbg查找较快。
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配置操作系统标记,开启可能有内存泄露程序的用户堆栈跟踪。利用gflags工具很 容易实现(gflags同样也是微软Windbg工具之一),安装Windbg时会同时安装该工 具。使用如下的命令行实现
gflags.exe /i MemoryLeak.exe +ust
MemoryLeak.exe是怀疑有内存泄露的程序,只需要exe名称,不用路径。
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配置Source File Path,输入相关的程序代码目录,多个目录用分号隔开
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配置Image File Path,输入相关程序的2进制文件目录,包括exe\dll,多个目录用分 号隔开
以下利用Test2.exe作为测试程序,相关代码如下:
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { while(1) { AllocateMemory(); } return 0; } void AllocateMemory() { int* a = new int[2000]; ZeroMemory(a, 8000); Sleep(1); }
下图是运行gflags的截图
配置好Windbg后,运行存在内存泄露的程序,在Windbg中加载该程序,File==>Attach to a Process,或者使用快捷键F6,如下图
加载Test2.exe后,Test2.exe会暂停运行,在Windbg中输入命令(有关heap的命令参考Windbg的帮助文档,有详细介绍)
!heap -s
会得到类似如下的输出内容
0:001> !heap -s NtGlobalFlag enables following debugging aids for new heaps: validate parameters stack back traces Heap Flags Reserv Commit Virt Free List UCR Virt Lock Fast (k) (k) (k) (k) length blocks cont. heap ----------------------------------------------------------------------------- 00150000 58000062 1024 12 12 1 1 1 0 0 L 00250000 58001062 64 24 24 15 1 1 0 0 L 00260000 58008060 64 12 12 10 1 1 0 0 00330000 58001062 64576 47404 47404 13 4 1 0 0 -----------------------------------------------------------------------------
继续运行Test2.exe一段时间后,在Windbg中暂停,再次运行命令
!heap -s
得到输出
1 0:001> !heap -s 2 3 NtGlobalFlag enables following debugging aids for new heaps: 4 5 validate parameters 6 7 stack back traces 8 9 Heap Flags Reserv Commit Virt Free List UCR Virt Lock Fast 10 11 (k) (k) (k) (k) length blocks cont. heap 12 13 ----------------------------------------------------------------------------- 14 15 00150000 58000062 1024 12 12 1 1 1 0 0 L 16 17 00250000 58001062 64 24 24 15 1 1 0 0 L 18 19 00260000 58008060 64 12 12 10 1 1 0 0 20 21 00330000 58001062 261184 239484 239484 14 4 1 0 0 22 23 -----------------------------------------------------------------------------
加粗字段部分显示了有增长的堆信息,上面的输出显示堆00330000 有增长。
执行命令
!heap -stat –h 00330000
该命令会显示有增长堆的统计信息,输出如下:
1 0:001> !heap -stat -h 00330000 2 3 heap @ 00330000 4 5 group-by: TOTSIZE max-display: 20 6 7 size #blocks total ( %) (percent of total busy bytes) 8 9 1f64 76c6 - e905f58 (99.99) 10 11 1800 1 - 1800 (0.00) 12 13 824 2 - 1048 (0.00) 14 15 238 2 - 470 (0.00) 16 17 244 1 - 244 (0.00) 18 19 4c 5 - 17c (0.00) 20 21 b0 2 - 160 (0.00) 22 23 86 2 - 10c (0.00) 24 25 50 3 - f0 (0.00) 26 27 74 2 - e8 (0.00) 28 29 38 4 - e0 (0.00) 30 31 48 3 - d8 (0.00) 32 33 c4 1 - c4 (0.00) 34 35 62 2 - c4 (0.00) 36 37 be 1 - be (0.00) 38 39 b8 1 - b8 (0.00) 40 41 ae 1 - ae (0.00) 42 43 ac 1 - ac (0.00) 44 45 55 2 - aa (0.00) 46 47 a4 1 - a4 (0.00) 48 49 50 51 加粗部分显示有0x76c6个1f64 (8036即代码中2000*4)大小的内存块被分配,如此大量同样大小的内存块分配,可以猜测这就可能是内存泄露的地方。 52 53 下一步是获取到这些被分配内存的地址,使用命令 54 55 !heap -flt s 1f64 56 57 该命令掉其它的内存块,只显示大小为1f64 的内存块信息 58 59 输出结果如下: 60 61 0:001> !heap -flt s 1f64 62 63 _HEAP @ 150000 64 65 _HEAP @ 250000 66 67 _HEAP @ 260000 68 69 _HEAP @ 330000 70 71 HEAP_ENTRY Size Prev Flags UserPtr UserSize - state 72 73 003360e0 03f0 0000 [07] 003360e8 01f64 - (busy) 74 75 00338060 03f0 03f0 [07] 00338068 01f64 - (busy) 76 77 00339fe0 03f0 03f0 [07] 00339fe8 01f64 - (busy) 78 79 0033bf60 03f0 03f0 [07] 0033bf68 01f64 - (busy) 80 81 0033dee0 03f0 03f0 [07] 0033dee8 01f64 - (busy) 82 83 01420040 03f0 03f0 [07] 01420048 01f64 - (busy) 84 85 01421fc0 03f0 03f0 [07] 01421fc8 01f64 - (busy) 86 87 01423f40 03f0 03f0 [07] 01423f48 01f64 - (busy) 88 89 01425ec0 03f0 03f0 [07] 01425ec8 01f64 - (busy) 90 91 01427e40 03f0 03f0 [07] 01427e48 01f64 - (busy) 92 93 01429dc0 03f0 03f0 [07] 01429dc8 01f64 - (busy) 94 95 0142bd40 03f0 03f0 [07] 0142bd48 01f64 - (busy) 96 97 0142dcc0 03f0 03f0 [07] 0142dcc8 01f64 - (busy) 98 99 0142fc40 03f0 03f0 [07] 0142fc48 01f64 - (busy) 100 101 01431bc0 03f0 03f0 [07] 01431bc8 01f64 - (busy) 102 103 01433b40 03f0 03f0 [07] 01433b48 01f64 - (busy) 104 105 01435ac0 03f0 03f0 [07] 01435ac8 01f64 - (busy) 106 107 01437a40 03f0 03f0 [07] 01437a48 01f64 - (busy) 108 109 014399c0 03f0 03f0 [07] 014399c8 01f64 - (busy) 110 111 0143b940 03f0 03f0 [07] 0143b948 01f64 - (busy) 112 113 0143d8c0 03f0 03f0 [07] 0143d8c8 01f64 - (busy) 114 115 0143f840 03f0 03f0 [07] 0143f848 01f64 - (busy) 116 117 014417c0 03f0 03f0 [07] 014417c8 01f64 - (busy) 118 119 01443740 03f0 03f0 [07] 01443748 01f64 - (busy) 120 121 014456c0 03f0 03f0 [07] 014456c8 01f64 - (busy) 122 123 01447640 03f0 03f0 [07] 01447648 01f64 - (busy) 124 125 014495c0 03f0 03f0 [07] 014495c8 01f64 - (busy) 126 127 0144b540 03f0 03f0 [07] 0144b548 01f64 - (busy) 128 129 0144d4c0 03f0 03f0 [07] 0144d4c8 01f64 - (busy) 130 131 0144f440 03f0 03f0 [07] 0144f448 01f64 - (busy) 132 133 014513c0 03f0 03f0 [07] 014513c8 01f64 - (busy) 134 135 01453340 03f0 03f0 [07] 01453348 01f64 - (busy) 136 137 014552c0 03f0 03f0 [07] 014552c8 01f64 - (busy) 138 139 01457240 03f0 03f0 [07] 01457248 01f64 - (busy) 140 141 014591c0 03f0 03f0 [07] 014591c8 01f64 - (busy) 142 143 0145b140 03f0 03f0 [07] 0145b148 01f64 - (busy) 144 145 0145d0c0 03f0 03f0 [07] 0145d0c8 01f64 - (busy) 146 147 0145f040 03f0 03f0 [07] 0145f048 01f64 - (busy) 148 149 01460fc0 03f0 03f0 [07] 01460fc8 01f64 - (busy) 150 151 01462f40 03f0 03f0 [07] 01462f48 01f64 - (busy) 152 153 01464ec0 03f0 03f0 [07] 01464ec8 01f64 - (busy) 154 155 01466e40 03f0 03f0 [07] 01466e48 01f64 - (busy) 156 157 01468dc0 03f0 03f0 [07] 01468dc8 01f64 - (busy)
任意找到一行UsrPtr 对应列的值,使用如下命令显示该UsrPtr 对应的调用堆栈
!heap -p -a UsrPtr
选择上述输出中加粗的一行,执行命令!heap -p -a 0143d8c8后可以得到如下的输出
0:001> !heap -p -a 0143d8c8 address 0143d8c8 found in _HEAP @ 330000 HEAP_ENTRY Size Prev Flags UserPtr UserSize - state 0143d8c0 03f0 0000 [07] 0143d8c8 01f64 - (busy) Trace: 0025 7c96d6dc ntdll!RtlDebugAllocateHeap+0x000000e1 7c949d18 ntdll!RtlAllocateHeapSlowly+0x00000044 7c91b298 ntdll!RtlAllocateHeap+0x00000e64 102c103e MSVCR90D!_heap_alloc_base+0x0000005e 102cfd76 MSVCR90D!_heap_alloc_dbg_impl+0x000001f6 102cfb2f MSVCR90D!_nh_malloc_dbg_impl+0x0000001f 102cfadc MSVCR90D!_nh_malloc_dbg+0x0000002c 102db25b MSVCR90D!malloc+0x0000001b 102bd691 MSVCR90D!operator new+0x00000011 102bd71f MSVCR90D!operator new[]+0x0000000f 4113d8 Test2!AllocateMemory+0x00000028 41145c Test2!wmain+0x0000002c 411a08 Test2!__tmainCRTStartup+0x000001a8 41184f Test2!wmainCRTStartup+0x0000000f 7c816fd7 kernel32!BaseProcessStart+0x00000023
加粗字体部分即为代码中出现内存泄露的位置。
PS:有时!heap -s命令并不能找出有明显增长的堆。这时可以先用 !heap -stat -h 命令将所有堆的block 和 size列出来,找到可能有增长的堆,再用命令 !heap -flt s SIZE (SIZE即为怀疑的堆大小)