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How to manage memory leaks?

Visual C++ Debugging: memory leak 어떻게 관리할 것인가?

Q: memory leak 이란 무엇인가?

A: 이전에 할당된 memory의 정확한 해제 실패.


Q: memory leak은 어떤 영향을 미치나?


A: 많은 양의 memory leak되거나 점진적으로 leak가 생기는 Program들은 성능저하(점진적으로 감소)에서부터 memory가 완전히 고갈되는 현상이 점진적으로 잦아지는 현상을 보일 것이다.  심하게는 leak가 되는 program은 다른 program이 fail날 정도의 엄청난 memory를 사용하게 될것이며, 사용자들은는 문제가 어디 있는지 알지 못한채 떠나버릴것이다. 추가로, 아무 해가 없는 memory leak들 조차도 점진적인 다른 문제를을 유발할 것이다.


Q: memory leak은 어떻게 유발되어지는가?



A: 여려가지 원인이 있다. :

  • Pointer 범위를 벗어날 때:

Code:

 

void foo()

{

  int *i = new int;

  *i = 44;

}


또는

Code:

 

{

  char* str = new char[20];

  strcpy(str,"memory leak");

}




  • Pointers를 잃어버렸을 때.

Code:

 

class Sample

{

  int* val;

 

public:

  Sample()

  {

    val = new int;

    *val = 44;

  }

 

  ~Sample()

  {

    delete val;

  }

};

 

void foo()

{

  Sample* a = new Sample;

  Sample* b = new Sample;

  a = b;

 

  delete a; // 이때 b도 사실상 삭제되었다.

 

//delete b; // 이미 삭제됨.
}




  • new/delete 를 잘못 사용했을 때.

Code:

 

double* d = new double[10];

 

delete d; // delete d[0];

            // must use delete [] d;




  • delete의 mismatch

Code:

 

int *i;

while(someCondition)

{

  i = new int;

  // some code

}

delete i;



Q: 내 program에 있는 memory leak을 어떻게 찾을 수 있을까?


A: degug상태에서 program을 실행시켰을 때, '_CrtDumpMemoryLeaks()'은 output 창에 memory leak 정보를 표시한다. Memory leak정보는 아래와 같다.

Code:

 

Detected memory leaks!

Dumping objects ->

D:\VisualC++\CodeGuru\MemoryLeak\MemoryLeak.cpp(67) : {60}

normal block at 0x00324818, 4 bytes long.

Data: <,   > 2C 00 00 00

Object dump complete.


만약 ‘stdafx.h’에 기본적으로 포함되는 ‘afx.h’내의  'crtdbg.h'에 정의된 '#define _CRTDBG_MAP_ALLOC' 문을 사용하지 않았다면, memory leak dump는 아래와 같이 보이게 될것이다.

Code:

 

Detected memory leaks!

Dumping objects ->

{60} normal block at 0x00324818, 4 bytes long.

Data: <,   > 2C 00 00 00

Object dump complete.


'_CRTDBG_MAP_ALLOC'가 정의 되지 않으면, 아래와 같이 보일것이다. :

  • 메모리 할당 번호(중괄호내에).
  • Block type (normal, client, or CRT).
  • 16진수 형태의 memory 위치.
  • Block의 크기(bytes).
  • 처음 16byte의 내용(16진수).

'_CRTDBG_MAP_ALLOC'를 정의 하면, memory가 leak되는 곳의 file까지 보여준다. 파일이름에  추가로 따라오는 번호는  file 내부에 있는 line 번호이다.

Q: What is the effect of using '_CRTDBG_MAP_ALLOC' on the C++ 'new' and 'delete' operators?

C++의 ‘new’와 ‘delete’에서  '_CRTDBG_MAP_ALLOC'를 사용했을때의 효과는 무엇인가?


A: application에서 debug모드로 '_CRTDBG_MAP_ALLOC' flag를 정의 하면, heap function들의 기본 버전은 debug모드로 mapping된다. 이 flag는 '_DEBUG' flag가 정의되어 있을때만 사용 가능하다.

C run-time libraty 의 debug 버전에는 C++ 'new' 와 'delete'에 대한 debug 버전을 포함하고 있다. 만약
C++에서 'CRTDBG_MAP_ALLOC'를 정의 하였다면, new의 모든 instance는 모든 source file과 line 정보에 대해 기록을 남기는 debug버전으로 mapping 된다.  .

만약 '_CLIENT_BLOCK' 할당 형태로 사용하길 원한다면, 'CRTDBG_MAP_ALLOC'를 define 하지 마라. 대신에,  'net'의 Debug버전을 직접 호출하거나, 아래의 예에서 처럼 debug 모드에서의 'new'를 대치 할수 있는 macro를 만들어 써야 한다.  'delete'의 debug버전은 보든 block type들에서 동작하고 release 버전에서도 program의 수정이 필요하지 않다.

Code:

 

// DbgNew.h

// Defines global operator new to allocate from client blocks

 

#ifdef _DEBUG

   #define DEBUG_CLIENTBLOCK   new( _CLIENT_BLOCK, __FILE__, __LINE__)

#else

   #define DEBUG_CLIENTBLOCK

#endif

 

 

// MyApp.cpp

// Compile options needed: /Zi /D_DEBUG /MLd or use a

// Default Workspace for a Console Application to build a debug version

 

#include <crtdbg.h>

#include <dbgnew.h>

 

#ifdef _DEBUG

#define new DEBUG_CLIENTBLOCK

#endif

 

int main( )  

{

   int* array = new int[10];

   _CrtMemDumpAllObjectsSince(NULL);

 

   return 0;

}




Q: memory leak을 검출 하는데 도움이되도록 heap의 상태나 내용을 보고해주는'CRT'기능이 있나?

A:  'crtdbg.h'내에 다음과 같은 구조체가 정의 되어있다. :

Code:

 

typedef struct _CrtMemState

{

        struct _CrtMemBlockHeader* pBlockHeader;//최근 할당된 block을 위한 pointer
        unsigned long lCounts[_MAX_BLOCKS];// block의 5type들에 대한 각각의 counter

        unsigned long lSizes[_MAX_BLOCKS]; //할당된 각각의 block type들의 총 byte
        unsigned long lHighWaterCount; //특정시점에서 지금까지 가장 많이 할당된 byte
        unsigned long lTotalCount;    //현재 할당된 총 byte

} _CrtMemState;


이 구조체는 debug heap의 linked list의 (가장 최근에 할당된) 첫번째 block을 pointer로 저장한다. 그런 후, 두 개의 배열 내에 리스트 내 각각의 memory block('_NORMAL_BLOCK', '_CLIENT_BLOCK', 'FREE_BLOCK' 외) 이 얼마나 많은 지와 각각의 block에 할당된 byte를 기록한다. 마지막으로, 전체 heap에서 해당 시점까지 할당된 byte들의 가장 많은 횟수와 현재 할당된 byte들의 수를 기록한다.

 

아래의 function들은 heap의 상태와 내용을 기록하고 memory leak과 다른 문제들을 감지하기 위해 정보들을 이용한다.

  • 'CrtMemCheckpoint' ->application에 의해 지원되는 '_CrtMemState'구조체로 heap의 스냅샷을 저장한다.

  • '_CrtMemDifference' ->두개의 memory의 상태 구조체를 비교하고, 그 차이점을 또다른 구조체에 저장하며, 두개의 구조체 상태가 다르면 ‘TRUE’를 return한다.


  • '_CrtMemDumpStatistics' ->  주어진 '_CrtMemState' 구조체를 dump한다. 그 구조체는 해당 시점의 debug heap 상태의 스냅샷을 포함하거나 두 스냅샷의 차이점에 대한 정보를 포함할 것이다.

Code:

 

_CrtMemState s1, s2, s3;

 

_CrtMemCheckpoint( &s1 );

// memory allocations take place here

_CrtMemCheckpoint( &s2 );

 

if ( _CrtMemDifference( &s3, &s1, &s2) )

   _CrtMemDumpStatistics( &s3 );




  • '_CrtMemDumpAllObjectsSince' -> heap에서 가져온 스냅샷 또는 실행 시작으로부터 주어진이래로 모든 할당된 object들에 대한 정보를 dump한다. 만약 ‘_CrtSetDumpClient’ 를 이용하여 설치되었다면, 매 시간 '_CLIENT_BLOCK' block을 dump하며, application에 의해 지원되는 hook function을 호출한다.
  • '_CrtDumpMemoryLeaks':  program 실행이 시작된 이래로 memory leak이 일어났는지에 대한 여부를 결정하고, 만약 그렇다면, 모든 할당된 object들을 dump한다. 만약 '_CrtSetDumpClient'을 사용하여 설치되었다면,  매 시간 '_CrtDumpMemoryLeaks'는 '_CLIENT_BLOCK' block을 dump하며, application에서 지원하는 hook function을 호출한다.



Q: memory leak정보를 어떻게 dump할까요?


A: 당신은 아래의 문장을 여려분 program 내에 포함시킴으로써 memory leak 정보를 dump 할 수 있다. :

Code:

 

#include <iostream>

 

#define _CRTDBG_MAP_ALLOC

#include <crtdbg.h>

 

int main()

{

   int* array = new int[10];

   _CrtDumpMemoryLeaks();

   return 0;

}




Q: MFC에서 어떻게 memory leak을 감지 할 수 있을까?


A: 다음과 같이 할 수 있다. :

  • Memory 할당 추적 : ‘DEBUG_NEW’ macro 는 memory leak들을 찾아낼 수 있다.
  • Memory 진단 기능: : 진단 추적을 하고 특정 memory 를 ‘afxMemDF’와 함께 진단한다.
  • Memory 스냅샷 가져요기 : 'CMemoryState’으로 스냅샷을 찍는다.
  • Memory 통계 보기: 'CMemoryState:: Difference' 와 'CMemoryState:: DumpStatistics'
  • Object Dump : 'CMemoryState:: DumpAllObjectsSince'



Q: 예제 좀 얻을 수 있을까?


A: 이 예제는 memory leak를 찾는데 도움이 되는 memory의 스냅샷을 어떻게 가죠오는지를 보여주는 예제이다. Memory 체크 문장은 #ifdef _DEBUG / #endif로 싸여져야 Win32 Debug버전에서 Compile 된다는 것에 주의하라.

Code:

 

#ifdef _DEBUG

   CMemoryState oldMemState, newMemState, diffMemState;

   oldMemState.Checkpoint();

#endif

 

   // Do your memory allocations and deallocations.

   CSite* p = new CSite( "CodeGuru", "http://www.codeguru.com");

 

#ifdef _DEBUG

   newMemState.Checkpoint();

   if( diffMemState.Difference( oldMemState, newMemState ) )

   {

      TRACE( "Memory leaked!\n" );

   }

#endif




Q: 어떻게 하면 memory leak을 피할 수 있을까?


A: 명심할것:

  • 'new'/'delete' 와 'new[]'/'delete[]'를 올바르게 사용할 것 (또한, 'malloc'/'free'도)
  • pointer들은 memory 해지를 하기 전에 범위를 벗어나지 않는다.
  • loop에서 memory가 할당되었다면, release도 매번 해야한다.

 원본 : http://www.codeguru.com/forum/showthread.php?t=312742

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