内存分配方式和调试机制.doc

内存分配方式和调试机制M内存分配1 内存分配函数MFCWin32或者C语言的内存分配API，有四种内存分配API可供使用。2 Win32的堆分配函数 每一个进程都可以使用堆分配函数创建一个私有的堆调用进程地址空间的一个或者多个页面。DLL创建的私有堆必定在调用DLL的进程的地址空间内，只能被调用进程访问。HeapCreate用来创建堆；HeapAlloc用来从堆中分配一定数量的空间，HeapAlloc分配的内存是不能移动的；HeapSize可以确定从堆中分配的空间的大小；HeapFree用来释放从堆中分配的空间；HeapDestroy销毁创建的堆。3 Windows传统的全局或者局部内存分配函数 由于Win32采用平面内存结构模式，Win32下的全局和局部内存函数除了名字不同外，其他完全相同。任一函数都可以用来分配任意大小的内存（仅仅受可用物理内存的限制）。用法可以和Win16下基本一样。Win32下保留这类函数保证了和Win16的兼容。4 C语言的标准内存分配函数 C语言的标准内存分配函数包括以下函数：malloc，calloc，realloc，free，等。这些函数最后都映射成堆API函数，所以，malloc分配的内存是不能移动的。这些函数的调式版本为malloc_dbg，calloc_dbg，realloc_dbg，free_dbg，等。5 Win32的虚拟内存分配函数 虚拟内存API是其他API的基础。虚拟内存API以页为最小分配单位，X86上页长度为4KB，可以用GetSystemInfo函数提取页长度。虚拟内存分配函数包括以下函数： LPVOID VirtualAlloc(LPVOID lpvAddress, DWORD cbSize,DWORD fdwAllocationType,DWORD fdwProtect);该函数用来分配一定范围的虚拟页。参数1指定起始地址；参数2指定分配内存的长度；参数3指定分配方式，取值MEM_COMMINT或者MEM_RESERVE；参数4指定控制访问本次分配的内存的标识，取值为PAGE_READONLY、PAGE_READWRITE或者PAGE_NOACCESS。 LPVOID VirtualAllocEx(HANDLE process, LPVOID lpvAddress,DWORD cbSize,DWORD fdwAllocationType,DWORD fdwProtect);该函数功能类似于VirtualAlloc，但是允许指定进程process。VirtaulFree、VirtualProtect、VirtualQuery都有对应的扩展函数。 BOOL VirtualFree(LPVOID lpvAddress, DWORD dwSize,DWORD dwFreeType);该函数用来回收或者释放分配的虚拟内存。参数1指定希望回收或者释放内存的基地址；如果是回收，参数2可以指向虚拟地址范围内的任何地方，如果是释放，参数2必须是VirtualAlloc返回的地址；参数3指定是否释放或者回收内存，取值为MEM_DECOMMINT或者MEM_RELEASE。 BOOL VirtualProtect(LPVOID lpvAddress, DWORD cbSize,DWORD fdwNewProtect,PDWORD pfdwOldProtect);该函数用来把已经分配的页改变成保护页。参数1指定分配页的基地址；参数2指定保护页的长度；参数3指定页的保护属性，取值PAGE_READ、PAGE_WRITE、PAGE_READWRITE等等；参数4用来返回原来的保护属性。 DWORD VirtualQuery(LPCVOID lpAddress, PMEMORY_BASIC_INFORMATION lpBuffer,DWORD dwLength);该函数用来查询内存中指定页的特性。参数1指向希望查询的虚拟地址；参数2是指向内存基本信息结构的指针；参数3指定查询的长度。 BOOL VirtualLock(LPVOID lpAddress,DWORD dwSize); 该函数用来锁定内存，锁定的内存页不能交换到页文件。参数1指定要锁定内存的起始地址；参数2指定锁定的长度。 BOOL VirtualUnLock(LPVOID lpAddress,DWORD dwSize); 参数1指定要解锁的内存的起始地址；参数2指定要解锁的内存的长度。6 C+的new 和 delete操作符MFC定义了两种作用范围的new和delete操作符。对于new，不论哪种，参数1类型必须是size_t，且返回void类型指针。7 全局范围内的new和delete操作符 原型如下：void _cdecl :operator new(size_t nSize);void _cdecl operator delete(void* p);调试版本：void* _cdecl operator new(size_t nSize, int nType,LPCSTR lpszFileName, int nLine)8 类定义的new和delete操作符 原型如下：void* PASCAL classname:operator new(size_t nSize);void PASCAL classname:operator delete(void* p);类的operator new操作符是类的静态成员函数，对该类的对象来说将覆盖全局的operator new。全局的operator new用来给内部类型对象（如int）、没有定义operator new操作符的类的对象分配内存。new操作符被映射成malloc或者malloc_dbg，delete被映射成free或者free_dbg。调试手段MFC应用程序可以使用C运行库的调试手段，也可以使用MFC提供的调试手段。两种调试手段分别论述如下。8 C运行库提供和支持的调试功能C运行库提供和支持的调试功能如下：9 调试信息报告函数 用来报告应用程序的调试版本运行时的警告和出错信息。包括：_CrtDbgReport 用来报告调试信息；_CrtSetReportMode 设置是否警告、出错或者断言信息；_CrtSetReportFile 设置是否把调试信息写入到一个文件。10 条件验证或者断言宏： 断言宏主要有：assert 检验某个条件是否满足，不满足终止程序执行。验证函数主要有：_CrtIsValidHeapPointer 验证某个指针是否在本地堆中；_CrtIsValidPointer 验证指定范围的内存是否可以读写；_CrtIsMemoryBlock 验证某个内存块是否在本地堆中。11 内存（堆）调试： malloc_dbg 分配内存时保存有关内存分配的信息，如在什么文件、哪一行分配的内存等。有一系列用来提供内存诊断的函数：_CrtMemCheckpoint 保存内存快照在一个_CrtMemState结构中；_CrtMemDifference 比较两个_CrtMemState；_CrtMemDumpStatistics 转储输出一_CrtMemState结构的内容；_CrtMemDumpAllObjectsSince 输出上次快照或程序开始执行以来在堆中分配的所有对象的信息；_CrtDumpMemoryLeaks 检测程序执行以来的内存漏洞，如果有漏洞则输出所有分配的对象。12 MFC提供的调试手段MFC在C运行库提供和支持的调试功能基础上，设计了一些类、函数等来协助调试。13 MFC的TRACE、ASSERT ASSERT使用ASSERT断言判定程序是否可以继续执行。TRACE使用TRACE宏显示或者打印调试信息。TRACE是通过函数AfxTrace实现的。由于AfxTrace函数使用了cdecl调用约定，故可以接受个数不定的参数，如同printf函数一样。它的定义和实现如下：void AFX_CDECL AfxTrace(LPCTSTR lpszFormat, .)#ifdef _DEBUG / all AfxTrace output is controlled by afxTraceEnabledif (!afxTraceEnabled)return;#endif/处理个数不定的参数va_list args;va_start(args, lpszFormat);int nBuf;TCHAR szBuffer512;nBuf = _vstprintf(szBuffer, lpszFormat, args);ASSERT(nBuf _countof(szBuffer);if (afxTraceFlags & traceMultiApp) & (AfxGetApp() != NULL)afxDump m_pszExeName : ;afxDump Dump( afxDump );#endif15 MFC对象有效性检测 对象有效性检测是CObject类提供的功能，所有从它派生的类都可以通过覆盖虚拟函数AssertValid来支持该功能。在讲述CObject类时曾提到过。虚拟函数AssertValid的定义：class ClassName : public CObjectpublic:#ifdef _DEBUGvirtual void AssertValid( ) const;#endif;使用ASSERT_VALID宏判断一个对象是否有效，该对象的类必须覆盖了AssertValid函数。形式为：ASSERT_VALID(pObject)。另外，MFC提供了一些函数来判断地址是否有效，如：AfxIsMemoryBlock，AfxIsString，AfxIsValidAddress。16 内存诊断MFC使用DEBUG_NEW来跟踪内存分配时的执行的源码文件和行数。把#define new DEBUG_NEW插入到每一个源文件中，这样，调试版本就使用_malloc_dbg来分配内存。MFC Appwizard在创建框架文件时已经作了这样的处理。17 AfxDoForAllObjects MFC提供了函数AfxDoForAllObjects来追踪动态分配的内存对象，函数原型如下：void AfxDoForAllObjects( void (*pfn)(CObject* pObject,void* pContext), void* pContext );其中：参数1是一个函数指针，AfxDoForAllObjects对每个对象调用该指针表示的函数。参数2将传递给参数1指定的函数。AfxDoForAllObjects可以检测到所有使用new分配的CObject对象或者CObject类派生的对象，但全局对象、嵌入对象和栈中分配的对象除外。18 内存漏洞检测 仅仅用于new的DEBUG版本分配的内存。完成内存漏洞检测，需要如下系列步骤： 调用AfxEnableMemoryTracking(TRUE/FALSE)打开/关闭内存诊断。在调试版本下，缺省是打开的；关闭内存诊断可以加快程序执行速度，减少诊断输出。 使用MFC全局变量afxMemDF更精确地指定诊断输出的特征，缺省值是allocMemDF，可以取如下值或者这些值相或： afxMemDF，delayFreeMemDF，checkAlwaysMemDF其中：allocMemDF表示可以进行内存诊断输出；delayFreeMemDF表示是否是在应用程序结束时才调用free或者delete，这样导致程序最大可能的分配内存；checkAlwaysMemDF表示每一次分配或者释放内存之后都调用函数AfxCheckMemory进行内存检测（AfxCheckMemory检查堆中所有通过new分配的内存（不含malloc）。这一步是可选步骤，非必须。 创建一个CMemState类型的变量oldMemState，调用CMemState的成员函数CheckPoint获得初次内存快照。 执行了系列内存分配或者释放之后，创建另一个CMemState类型变量newMemState，调用CMemState的成员函数CheckPoint获得新的内存快照。 创建第三个CMemState类型变量difMemState，调用CMemState的成员函数Difference比较oldMemState和newMemState，结果保存在变量difMemState中。如果没有不同，则返回FALSE，否则返回TRUE。 如果不同，则调用成员函数DumpStatistics输出比较结果。 例如：/ Declare the variables needed#ifdef _DEBUGCMemoryState oldMemState, newMemState, diffMemState;oldMemState.Checkpoint();#endif/ do your memory allocations and deallocations.CString s = This is a frame variable;/ the next object is a heap objectC