c++：一個輔助類讓內存泄漏現原形！

前言 對於c++而言，如何查找內存泄漏是程序員亘古不變的話題；解決之道可謂花樣繁多。因為最近要用到QT寫程序，擺在我面前的第一個重要問題是內存防泄漏。如果能找到一個簡單而行之有效的方法，對后續開發大有裨益。久思終得訣竅，本文就詳細介紹我對此問題的應對之策。（文末符完整代碼）

如何判斷內存有泄漏

　　內存分配和釋放對應的操作是new、delete。如何判斷內存是否釋放干凈？其實判斷起來非常簡單：一個獨立的模塊整個生存周期內new的個數和delete的個數相等。用偽代碼標示如下：

    int newCount = 0; int deleteCount = 0; //new 操作時
    new class(); newCount++; //delete 操作時
    delete* objPtr; deleteCount++; //模塊結束時
   if(newCount != deleteCount) { 內存有泄漏 }

如果對所有的new和delete操作，加上如上幾行代碼，就能發現是否有內存泄漏問題。如果采用上面方法解決問題，手段太low了。

我們的方法有如下特點：

1 使用起來超級簡單，不增加開發難度。

2 發生內存泄漏時，能定位到具體是哪個類。

托管new delete 操作符

　　要跟蹤所有的new、delete操作，最簡單的辦法就是托管new、delete。不直接調用系統的操作符，而是用我們自己寫的函數處理。在我們的函數內部，則別有洞天； 對new和delete的跟蹤和記錄就為我所欲也。托管new和delete需用到模板函數，代碼如下：

class MemManage { //單實例模式
private: static MemManage* _instance_ptr; public: static MemManage* instance() { if (_instance_ptr == nullptr) { _instance_ptr = new MemManage(); } return _instance_ptr; } public: MemManage(); //new操作 構造函數沒有參數
    template <typename  T> T* New() { ShowOperationMessage<T>(true); return new T(); }; //new操作 構造函數有1個參數
    template <typename  T, typename TParam1> T* New(TParam1 param) { ShowOperationMessage<T>(true); return new T(param); }; //new操作 構造函數有2個參數
    template <typename  T, typename TParam1, typename TParam2> T* New(TParam1 param1, TParam2 param2) { ShowOperationMessage<T>(true); return new T(param1, param2); }; //delete 操作
    template <typename  T>
    void Delete(T t) { if (t == nullptr) return; ShowOperationMessage<T>(false); delete t; }; //記錄new delete
    template <typename  T>
    void ShowOperationMessage(bool isNew) { //操作符對應的類名稱
        const type_info& nInfo = typeid(T); QString className = nInfo.name(); if (isNew) { _newCount++; } else { _deleteCount++; } if (!_showDetailMessage) { return; } if (isNew) { qDebug() << "*New" << className << ":" << _newCount << ":" << _deleteCount; } else { qDebug() << "Delete" << className << ":" << _newCount << ":" << _deleteCount; } } }

如何使用輔助類

   使用起來很簡單，示例代碼如下：

//*****new和delete使用偽代碼 //new操作，需根據構造函數的參數個數調用對應的函數 //構造函數 沒有參數
QFile* file = MemManage::instance()->New<QFile>(); //構造函數 有1個參數
QFile* file = MemManage::instance()->New<QFile, QString>("filename"); //構造函數 有2個參數
QFile* file = MemManage::instance()->New<QFile, QString,bool>("filename",true); //delete 只有一種形式
MemManage::instance()->Delete(file);

 一個模塊調用周期結束 調用下列代碼，查看是否有內存泄漏：

  void ShowNewDelete(bool isShowDetail) { int leftNew = _newCount - _deleteCount; qDebug() << "***********************"; qDebug() << "total New:" << _newCount << " Delete:" << _deleteCount << " leftNew:" << leftNew; } MemManage::instance()->ShowNewDelete(true); //debug輸出如下，如果leftNew為0，則沒內存泄漏
    total New : 166  Delete : 6  leftNew : 160

進一步定位內存泄漏問題

　　通過判斷new和delete的個數是否相等，只是知道了是否有內存泄漏；進一步定位問題，才能方便我們解決問題。如果能定位到操作哪一個類時，發生了內存泄漏，則問題范圍就大大縮小。我們可以按類名，記錄new和delete操作個數，c++獲取類名函數如下：

const type_info &nInfo = typeid(T); QString className = nInfo.name();

建立一個map表，記錄類名對應的操作信息：

//每個類 統計的信息
class MemObjInfo { public: int NewCount = 0; int DeletCount = 0; QString ClassName; }; //map對照表
QMap<QString, MemObjInfo*> _mapMemObjCount; //按類名統計
void AddCount(QString& className, bool isNew) { QMap<QString, MemObjInfo*>::ConstIterator i = _mapMemObjCount.find(className); if (i == _mapMemObjCount.constEnd()) { MemObjInfo* info = new MemObjInfo(); info->ClassName = className; if (isNew) { info->NewCount++; } else { info->DeletCount++; } _mapMemObjCount.insert(className, info); } else { MemObjInfo* info = i.value(); if (isNew) { info->NewCount++; } else { info->DeletCount++; } } }

如果有內存泄漏 則會輸出如下信息：

如上圖，對5個類的操作發送了內存泄漏。比如我們知道了類OfdDocumentPageAttr發生內存泄漏，就很容易定位問題了。

輔助類完整代碼：

#ifndef MEMMANAGE_H #define MEMMANAGE_H #include <QDebug> #include <QList> #include <QMutex>

class LockRealse { public: LockRealse(QMutex* mutex) { _mutex = mutex; _mutex->lock(); } ~LockRealse() { _mutex->unlock(); } private: QMutex* _mutex; }; class MemObjInfo { public: int NewCount = 0; int DeletCount = 0; QString ClassName; }; class MemManage { private: static MemManage* _instance_ptr; public: static MemManage* instance() { if(_instance_ptr==nullptr) { _instance_ptr = new MemManage(); } return _instance_ptr; } public: MemManage() { _threadMutex = new QMutex(); _newCount = 0; _deleteCount = 0; } template <typename  T> T* New() { ShowOperationMessage<T>(true); return new T(); }; template <typename  T,typename TParam1> T* New(TParam1 param) { ShowOperationMessage<T>(true); return new T(param); }; template <typename  T,typename TParam1,typename TParam2> T* New(TParam1 param1,TParam2 param2) { ShowOperationMessage<T>(true); return new T(param1,param2); }; template <typename  T>
    void Delete(T t) { if(t == nullptr) return; ShowOperationMessage<T>(false); delete t; }; void ShowNewDelete(bool isShowDetail) { int leftNew = _newCount-_deleteCount; qDebug()<<"***********************"; qDebug()<<"total New:"<<_newCount<<" Delete:"<<_deleteCount<<" leftNew:"<<leftNew; if(isShowDetail) { ShowNewDeleteDetail(false); } } void SetShowDetail(bool enable) { _showDetailMessage = enable; } template <typename  T>
    void clearAndDelete(QList<T>& list) { foreach(T item ,list) { // Delete(item);
 } list.clear(); }; private: template <typename  T>
    void ShowOperationMessage(bool isNew) { LockRealse lock(_threadMutex); const type_info &nInfo = typeid(T); QString className = nInfo.name(); className=TrimClassName(className); AddCount(className,isNew); if(isNew) { _newCount++; } else { _deleteCount++; } if(!_showDetailMessage) { return ; } if(isNew) { qDebug()<<"*New"<<className<<":"<<_newCount<<":"<<_deleteCount; } else { qDebug()<<"Delete"<<className<<":"<<_newCount<<":"<<_deleteCount; } } void AddCount(QString& className,bool isNew) { QMap<QString,MemObjInfo*>::ConstIterator i = _mapMemObjCount.find(className); if(i == _mapMemObjCount.constEnd()) { MemObjInfo* info = new MemObjInfo(); info->ClassName = className; if(isNew) { info->NewCount++; } else { info->DeletCount++; } _mapMemObjCount.insert(className,info); } else { MemObjInfo* info = i.value(); if(isNew) { info->NewCount++; } else { info->DeletCount++; } } } void ShowNewDeleteDetail(bool isShowAll) { QMap<QString,MemObjInfo*>::ConstIterator i = _mapMemObjCount.cbegin(); for(;i!=_mapMemObjCount.cend();i++) { MemObjInfo *info = i.value(); int leftNew =info->NewCount-info->DeletCount ; if(leftNew!=0) { qDebug()<<"*** obj "<<info->ClassName<<" New:"<<info->NewCount <<" Delete:"<<info->DeletCount <<" Diff:"<<leftNew; } else { if(isShowAll) { qDebug()<<"obj "<<info->ClassName<<" New:"<<info->NewCount <<" Delete:"<<info->DeletCount <<" Diff:"<<leftNew; } } } } QString TrimClassName(QString& className) { int n= className.lastIndexOf(" *"); if(n<0) return className.trimmed(); return className.mid(0,n).trimmed(); } private: QMutex *_threadMutex; int _newCount; int _deleteCount; bool _showDetailMessage =false; QMap<QString,MemObjInfo*> _mapMemObjCount; }; #endif // MEMMANAGE_H

后記  解決內存泄漏的方法很多。本文介紹了一種行之有效的方法。開發一個新項目前，就需確定如何跟蹤定位內存泄漏，發現問題越早解決起來越簡單。程序開發是循序漸進的過程，一個功能模塊開發完成后，需及早確定是否有內存泄漏。防微杜漸，步步為營，方能產出高質量的產品。