Блог о программировании

Введение
При разработке боль�?их приложений, оперирующих боль�?ими объемами информации на первое место при отладке встает проблема обнаружения неправильного распределения памяти. Суть проблемы состоит в том, что если мы выделили участок памяти, а затем освободили не весь выделенный объем, то образуются блоки памяти, которые помечены как занятые, но на самом деле они не используются. При длительной работе программы такие блоки могут накапливаться, приводя к значительному расходу памяти.

Для обнаружения подобных о�?ибок создано специализированное программное обеспечение (типа BoundsChecker от Numega), однако чаще бывает удобнее встроить механизм обнаружения утечки в свои проекты. Поэтому метод должен быть простым, и в то же время как можно более универсальным. Кроме того, не хотелось бы переписывать годами накопленные мегабайты кода, написанного и отлаженного задолго до того, как вам при�?ло в голову оградить себя от о�?ибок. Так что к списку требований добавляется стандартизация, т.е. нужно каким-то образом встроить защиту от о�?ибок в стандартный код.

Предлагаемое ре�?ение основывается на перегрузке стандартных операторов распределения памяти new и delete. Причем перегружать мы будем глобальные операторы new|delete, т.к. переписать эти операторы для каждого разработанного ранее класса было бы очень трудоемким процессом. Т.о. после перегрузки нам нужно будет только отследить распределение памяти и, соответственно, освобождение ее в момент завер�?ения программы. Все несоответствия - о�?ибка.

Реализация
Проект написан на Visual C++, но переписать его на любой другой диалект С++ не будет сли�?ком сложной задачей. Во-первых, нужно переопределить стандартные операторы new и delete так, чтобы это работало во всех проектах. Поэтому в stdafx.h добавляем следующий фрагмент:

#ifdef _DEBUG
inline void * __cdecl operator new(unsigned int size,
const char *file, int line)
{
};

inline void __cdecl operator delete(void *p)
{
};
#endif

Как видите, переопределение операторов происходит в блоке #ifdef/#endif. Это ограждает на�? код от влияния на релиз компилируемой программы. Вы, наверное, заметили, что теперь оператор new имеет три параметра вместо одного. Два дополнительных параметра содержат имя файла и номер строки, в которой выделяется память. Это удобно для обнаружения конкретного места, где происходит о�?ибка. Однако код на�?их проектов по-прежнему ссылается на оператор new, принимающий один параметр. Для исправления этого несоответствия нужно добавиить следующий фрагмент

#ifdef _DEBUG
#define DEBUG_NEW new(__FILE__, __LINE__)
#else
#define DEBUG_NEW new
#endif
#define new DEBUG_NEW

Теперь все на�?и операторы new будут вызываться с тремя параметрами, причем недостающие параметры подставит препроцессор. Конечно, пустые переопределенные функции ни в чем нам не помогут, так что давайте добавим в них какой-нибудь код:

#ifdef _DEBUG
inline void * __cdecl operator new(unsigned int size,
const char *file, int line)
{
void *ptr = (void *)malloc(size);
AddTrack((DWORD)ptr, size, file, line);
return(ptr);
};
inline void __cdecl operator delete(void *p)
{
RemoveTrack((DWORD)p);
free(p);
};
#endif

Для полноты картины нужно переопределить операторы new[] и delete[], однако никаких существенных отличий здесь нет - творите!

Последний �?трих - пи�?ем функции AddTrack() и RemoveTrack(). Для создания списка используемых блоков памяти будем использовать стандартные средства STL:

typedef struct {
DWORD address;
DWORD size;
char file[64];
DWORD line;
} ALLOC_INFO;

typedef list AllocList;

AllocList *allocList;

void AddTrack(DWORD addr, DWORD asize, const char *fname, DWORD lnum)
{
ALLOC_INFO *info;

if(!allocList) {
allocList = new(AllocList);
}

info = new(ALLOC_INFO);
info->address = addr;
strncpy(info->file, fname, 63);
info->line = lnum;
info->size = asize;
allocList->insert(allocList->begin(), info);
};

void RemoveTrack(DWORD addr)
{
AllocList::iterator i;

if(!allocList)
return;
for(i = allocList->begin(); i != allocList->end(); i++)
{
if((*i)->address == addr)
{
allocList->remove((*i));
break;
}
}
};

Перед самым завер�?ением программы на�? список allocList содержит ссылки на блоки памяти, котороые не были освобождены. Все, что нужно сделать - вывести эту информацию куда-нибудь. В на�?ем проекте мы выведем список неосвобожденных участков памяти в окно вывода отладочных сообщений Visual C++:

void DumpUnfreed()
{
AllocList::iterator i;
DWORD totalSize = 0;
char buf[1024];

if(!allocList)
return;

for(i = allocList->begin(); i != allocList->end(); i++) {
sprintf(buf, "%-50s:\t\tLINE %d,\t\tADDRESS %d\t%d unfreed\n",
(*i)->file, (*i)->line, (*i)->address, (*i)->size);
OutputDebugString(buf);
totalSize += (*i)->size;
}
sprintf(buf, "--------------------------------------------------\n");
OutputDebugString(buf);
sprintf(buf, "Total Unfreed: %d bytes\n", totalSize);
OutputDebugString(buf);
};

Надеюсь, этот проект сделает ва�?и баг-листы короче, а программы устойчивее. Удачи!