C++内存泄露的定位与解决

        PCIe应用程序调试时，发现程序出现内存泄露，经过自己的摸索，以及向软件同学请教，最终解决了此问题。

1. 现象描述

应用程序开发环境为VC++,运用其debug功能进行单步调试时，程序总是报出内存泄露的错误，报告内容如下所示：

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Detected memory leaks!

Dumping objects ->

strcore.cpp(118) : {143} normal block at 0x009A3E60, 53 bytes long.

 Data: <    (   (   F:\p> 01 00 00 00 28 00 00 00 28 00 00 00 46 3A 5C 70

Object dump complete.

The thread 0x9BC has exited with code 0 (0x0).

The program 'F:\program\SP5301\SP5301GUI\Debug\SP5301GUI.exe' has exited with code 0 (0x0).

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经过网上查阅相关资料，得知报告中相关参数含义如下：

118：内存泄露的位置在strcore.cpp中第118行

143：内存分配编号。 内存可能是在多次分配之后才出现泄露。
    normal block：块类型为普通型。
    0x009A3E60：内存位置。
    53 bytes long：块大小为53字节。
    第四行显示前 16 字节的内容为“< ( (F:\p> 01 00 00 00 28 00 00 00 28 00 00 00 46 3A 5C 70”。

第五行显示内存泄露的线程，以及返回值。

2. 调试过程

虽然报告中显示内存泄露的位置在strcore.cpp中第118行。但是，此文件不在我的工程文件中。那么它应该是在程序运行时被调用过。而且它可能被多次调用。到底是哪次调用时出现的内存泄露，我们不得而知。为了解决内存泄露问题，准确定位内存泄露的位置是关键。

首先进入单步调试，然后打开VC++菜单中view->debug windows->Memory。通过报告中给出的内存地址0x009A3E60，查看该地址存储的内容为"F:\program\SP5301\s6_tfg484_pcie\testdata.txt"。结合程序内容，我猜测此字符串应该为我定义的字符串指针filepath。打开watch窗口，查看filepath的值，发现果然与上面看到的一致。于是定位了内存泄露的位置为filepath变量。

此字符串指针最初是在一个类里面定义的。最后赋给它的值是一个文件的路径。怀疑是该指针最后没有成功释放才导致的内存泄露。于是，我将filepath从类里面移出来，放在函数里面作为局部变量来定义。最终解决了内存泄露问题。

3. 归纳总结

发生内存错误是件非常麻烦的事情。编译器不能自动发现这些错误，通常是在程序运行时才能捕捉到。而这些错误大多没有明显的症状，时隐时现，增加了改错的难度。

常见的内存错误及其对策如下：

(1)      内存分配未成功，却使用了它。

编程新手常犯这种错误，因为他们没有意识到内存分配会不成功。常用解决办法是，在使用内存之前检查指针是否为NULL。如果指针p是函数的参数，那么在函数的入口处用assert(p!=NULL)进行检查。如果是用malloc或new来申请内存，应该用if(p==NULL) 或if(p!=NULL)进行防错处理。

(2)      内存分配虽然成功，但是尚未初始化就引用它。

犯这种错误主要有两个起因：一是没有初始化的观念；二是误以为内存的缺省初值全为零，导致引用初值错误（例如数组）。 内存的缺省初值究竟是什么并没有统一的标准，尽管有些时候为零值，我们宁可信其无不可信其有。所以无论用何种方式创建数组，都别忘了赋初值，即便是赋零值也不可省略，不要嫌麻烦。

(3)      内存分配成功并且已经初始化，但操作越过了内存的边界。

例如在使用数组时经常发生下标“多1”或者“少1”的操作。特别是在for循环语句中，循环次数很容易搞错，导致数组操作越界。

(4)      忘记了释放内存，造成内存泄露。

含有这种错误的函数每被调用一次就丢失一块内存。刚开始时系统的内存充足，你看不到错误。终有一次程序突然死掉，系统出现提示：内存耗尽。

动态内存的申请与释放必须配对，程序中malloc与free的使用次数一定要相同，否则肯定有错误（new/delete同理）。

(5)      释放了内存却继续使用它。

有三种情况：

A.        程序中的对象调用关系过于复杂，实在难以搞清楚某个对象究竟是否已经释放了内存，此时应该重新设计数据结构，从根本上解决对象管理的混乱局面。

B.        函数的return语句写错了，注意不要返回指向“栈内存”的“指针”或者“引用”，因为该内存在函数体结束时被自动销毁。

C.        使用free或delete释放了内存后，没有将指针设置为NULL。导致产生“野指针”。