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利用Windbg查找内存泄露（翻译）

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：

  1. 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。

  2. 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。

  3. 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。

  4. 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
  5. 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)

posted on 2013-12-18 19:49  gisdemo  阅读(1905)  评论(0)    收藏  举报