从零开始学C++之重载 operator new 和 operator delete 实现一个简单内存泄漏跟踪器

先来说下实现思路:可以实现一个Trace类,调用 operator new 的时候就将指向分配内存的指针、当前文件、当前行等信息添加进Trace 成员map容器内,在调用operator delete 的时候删除这些信息。定义一个全局Trace 对象,当程序结束,对象析构时判断成员map 是否还有信息,如果有则打印出来,表示已经发生内存泄漏,从输出可以看出是哪一个文件哪一行分配了内存但没有释放掉。

DebugNew.h:

 C++ Code 

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#ifndef _DEBUG_NEW_H_


#define _DEBUG_NEW_H_

#ifndef NDEBUG


#include 
"Tracer.h"


#define 
new 
new(__FILE__, __LINE__)


#endif 
// NDEBUG

#endif 
// _DEBUG_NEW_H_

Trace.h:

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#ifndef _TRACER_H_


#define _TRACER_H_

#include <map>

#ifndef NDEBUG

void *
operator 
new(size_t size, 
const 
char *file, 
long line);


void 
operator 
delete(
void *p);

void *
operator 
new[](size_t size, 
const 
char *file, 
long line);


void 
operator 
delete[](
void *p);

class Tracer

{


private:

    
class Entry

    {

    
public:

        Entry(
const 
char *file = 

long line = 
)

            : file_(file), line_(line) {}

        
const 
char *File() 
const

        {

            
return file_;

        }

        
long Line() 
const

        {

            
return line_;

        }

    
private:

        
const 
char *file_;

        
long line_;

    };


public:

    Tracer();

    ~Tracer();

    
static 
bool Ready;

void Add(
void *p, 
const 
char *file, 
long line);

    
void Remove(
void *p);

    
void Dump();

private:

    std::map<
void *, Entry> mapEntry_;

};

#endif 
// NDEBUG

#endif 
// _TRACER_H_

Trace.cpp:

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#include <iostream>


#include 
"Tracer.h"

#ifndef NDEBUG

bool Tracer::Ready = 
false;

Tracer::Tracer()

{

    Ready = 
true;

}

Tracer::~Tracer()

{

    Ready = 
false;

    Dump();

}

void Tracer::Add(
void *p, 
const 
char *file, 
long line)

{

    mapEntry_[p] = Entry(file, line);

}

void Tracer::Remove(
void *p)

{

    std::map<
void *, Entry>::iterator it;

    it = mapEntry_.find(p);

    
if (it != mapEntry_.end())

    {

        mapEntry_.erase(it);

    }

}

void Tracer::Dump()

{

    
if (mapEntry_.size() > 
)

    {

        std::cout << 
"*** Memory leak(s):" << std::endl;

        std::map<
void *, Entry>::iterator it;

for (it = mapEntry_.begin(); it != mapEntry_.end(); ++it)

        {

            
const 
char *file = it->second.File();

            
long line = it->second.Line();

            
int addr = 
reinterpret_cast<
int>(it->first);

            std::cout << 
"0x" << std::hex << addr << 
": "

                      << file << 
", line " << std::dec << line << std::endl;

}

        std::cout << std::endl;

    }

}

Tracer NewTrace;

void *
operator 
new(size_t size, 
const 
char *file, 
long line)

{

    
void *p = malloc(size);

    
if (Tracer::Ready)

    {

        NewTrace.Add(p, file, line);

    }

    
return p;

}

void 
operator 
delete(
void *p)

{

    
if (Tracer::Ready)

    {

        NewTrace.Remove(p);

    }

    free(p);

}

void *
operator 
new[](size_t size, 
const 
char *file, 
long line)

{

    
void *p = malloc(size);

    
if (Tracer::Ready)

    {

        NewTrace.Add(p, file, line);

    }

    
return p;

}

void 
operator 
delete[](
void *p)

{

    
if (Tracer::Ready)

    {

        NewTrace.Remove(p);

    }

    free(p);

}


#endif 
// #ifndef NDEBUG

main.cpp:

 C++ Code 

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#include <iostream>


using 
namespace std;

#include 
"DebugNew.h"

int main(
void)

{

    
int *p = 
new 
int;

    
/*delete p;*/

int *p2 = 
new 
int[
];

    
/*delete[] p2;*/

return 
;

}

从零开始学C++之重载 operator new 和 operator delete 实现一个简单内存泄漏跟踪器

程序 #define new new(__FILE__, __LINE__); 是为了利用__FILE__, 和 __LINE__两个宏,分别代表文件名和行数。分别重载了

operator new 和 operator new[]  函数以及对应的delete,更详细的讨论可以参见这里。当全局对象NewTrace 析构时调用Dump成员

函数,如果new 和 delete 没有匹配,那么map将存在泄漏信息,并打印出来。

此外只在Debug版本(没有定义NDEBUG)才跟踪内存泄漏,所以加上#ifndef NDEBUG ... #endif

而由于一般的C++库中可能没有#define new new(__FILE__, __LINE__);  即调用的还是原始的new,但现在程序中并没有重载这种类

型的new和delete函数,故并不能跟踪类似map容器之类的内存泄漏,但一般正常使用C++库容器的话,是不会造成内存泄漏的,

C++库已经实现得比较完善了,至少比我们自己写的程序要好很多。

参考:

C++ primer 第四版
Effective C++ 3rd
C++编程规范

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