最近在做MFC向Qt的移植,在内存管理方面遇到了很头疼的问题,虽然不知道问题到底出在哪,先了解下这两个库的内存管理方式。于是转载两篇关于内存管理的文章。

一. Qt内存管理:

在Qt的程序中经常会看到只有new而不delete的情况,其实是因为Qt有一套回收内存的机制,主要的规则如下:

1.所有继承自QObject类的类,如果在new的时候指定了父亲,那么它的清理时在父亲被delete的时候delete的,所以如果一个程序中,所有的QObject类都指定了父亲,那么他们是会一级级的在最上面的父亲清理时被清理,而不用自己清理;

2. 程序通常最上层会有一个根的QObject,就是放在setCentralWidget()中的那个QObject,这个QObject在 new的时候不必指定它的父亲,因为这个语句将设定它的父亲为总的QApplication,当整个QApplication没有时它就自动清理,所以也 无需清理。这里Qt4和Qt3有不同,Qt3中用的是setmainwidget函数,但是这个函数不作为里面QObject的父亲,所以Qt3中这个顶 层的QObject要自行销毁)。

3.这是有人可能会问那如果我自行delete掉这些Qt接管负责销毁的指针了会出现什么情况呢,如果 这么做的话,正常情况下被delete的对象的父亲会知道这件事情,它会知道它的儿子被你直接delete了,这样它会将这个儿子移出它的列表,并且重新 构建显示内容,但是直接这样做是有风险的!也就是要说的下一条。

4.当一个QObject正在接受事件队列时如果中途被你DELETE掉 了,就是出现问题了,所以Qt中建议大家不要直接DELETE掉一个QObject,如果一定要这样做,要使用QObject的 deleteLater()函数,它会让所有事件都发送完一切处理好后马上清除这片内存,而且就算调用多次的deletelater也不会有问题。

5.Qt 不建议在一个QObject对象的父亲的范围之外持有对这个对象的指针,因为如果这样外面的指针很可能不会察觉这个QObject被释放,会出现错误。如 果一定要这样,就要记住你在哪这样做了,然后抓住那个被你违规使用的QObject的destroyed()信号,当它没有时赶快置零你的外部指针。当然 我认为这样做是及其麻烦也不符合高效率编程规范的,所以如果要这样在外部持有QObject的指针,建议使用引用或者用智能指针,如Qt就提供了智能指针 针对这些情况,见最后一条。

6.Qt中的智能指针封装为QPointer类,所有QObject的子类都可以用这个智能指针来包装,很多用法与普通指针一样,可以详见Qt assistant

通过调查这个Qt的内存管理功能,发现了很多东西,现在觉得虽然这个Qt弄的有点小复杂,但是使用起来还是很方便的,最后要说的是某些内存泄露的检测工具会认为Qt的程序因为这种方式存在内存泄露,发现时大可不必理会~

原帖地址:http://blog.csdn.net/leonwei/archive/2009/01/04/3703598.aspx

二. MFC内存分配方式与调试机制

1 内存分配

 

1.1 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。

  1. 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。

  2. 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。

  3. 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。

  4. 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:

  1. LPVOID VirtualAlloc(LPVOID lpvAddress,
  2.  
  3. DWORD cbSize,
  4.  
  5. DWORD fdwAllocationType,
  6.  
  7. 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。

  1. LPVOID VirtualAllocEx(HANDLE process,
  2.  
  3. LPVOID lpvAddress,
  4.  
  5. DWORD cbSize,
  6.  
  7. DWORD fdwAllocationType,
  8.  
  9. 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。

  1. BOOL VirtualFree(LPVOID lpvAddress,
  2.  
  3.   DWORD dwSize,
  4.  
  5.   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。

  1. BOOL VirtualProtect(LPVOID lpvAddress,
  2.  
  3.   DWORD cbSize,
  4.  
  5.   DWORD fdwNewProtect,
  6.  
  7.   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。

  1. DWORD VirtualQuery(LPCVOID lpAddress,
  2.  
  3.   PMEMORY_BASIC_INFORMATION lpBuffer,
  4.  
  5.   DWORD dwLength
  6.  
  7.   );

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。

  1. 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。

  1. 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。

1.2 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。

  1. 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)

  2. 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。

2 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。

2.1 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:

  1. 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。

  2. 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。

  3. 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。

2.2 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。

  1. 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:

    1. void AFX_CDECL AfxTrace(LPCTSTR lpszFormat, ...)
    2.  
    3. {
    4.  
    5. #ifdef _DEBUG // all AfxTrace output is controlled by afxTraceEnabled
    6.  
    7. if (!afxTraceEnabled)
    8.  
    9. return;
    10.  
    11. #endif
    12.  
    13. //处理个数不定的参数
    14.  
    15. va_list args;
    16.  
    17. va_start(args, lpszFormat);
    18.  
    19. int nBuf;
    20.  
    21. TCHAR szBuffer[512];
    22.  
    23. nBuf = _vstprintf(szBuffer, lpszFormat, args);
    24.  
    25. ASSERT(nBuf < _countof(szBuffer));
    26.  
    27. if ((afxTraceFlags & traceMultiApp) && (AfxGetApp() != NULL))
    28.  
    29. afxDump << AfxGetApp()->m_pszExeName << ": ";
    30.  
    31. afxDump << szBuffer;
    32.  
    33. va_end(args);
    34.  
    35. }
    36.  
    37. #endif //_DEBUG

    在程序源码中,可以控制是否显示跟踪信息,显示什么跟踪信息。如果全局变量afxTraceEnabled为 TRUE,则TRACE宏可以输出;否则,没有TRACE信息被输出。如果通过afxTraceFlags指定了跟踪什么消息,则输出有关跟踪信息,例如 为了指定“Multilple Application Debug”,令AfxTraceFlags|=traceMultiApp。可以跟踪的信息有:

    1. enum AfxTraceFlags
    2.  
    3. {
    4.  
    5. traceMultiApp = 1, // multi-app debugging
    6.  
    7. traceAppMsg = 2, // main message pump trace (includes DDE)
    8.  
    9. traceWinMsg = 4, // Windows message tracing
    10.  
    11. traceCmdRouting = 8, // Windows command routing trace
    12.  
    13. //(set 4+8 for control notifications)
    14.  
    15. traceOle = 16, // special OLE callback trace
    16.  
    17. traceDatabase = 32, // special database trace
    18.  
    19. traceInternet = 64 // special Internet client trace
    20.  
    21. };

    这样,应用程序可以在需要的地方指定afxTraceEnabled的值打开或者关闭TRACE开关,指定AfxTraceFlags的值过滤跟踪信息。

    Visual C++提供了一个TRACE工具,也可以用来完成上述功能。

    为了显示消息信息,MFC内部定义了一个AFX_MAP_MESSAG类型的数组allMessages,储存了Windows消息和消息名映射对。例如:

    allMessages[1].nMsg = WM_CREATE,

    allMessages[1].lpszMsg = “WM_CREATE”

    MFC内部还使用函数_AfxTraceMsg显示跟踪消息,它可以接收一个字符串和一个MSG指针,然后,把该字符串和MSG的各个域的信息组合成一个大的字符串并使用AfxTrace显示出来。

    allMessages和函数_AfxTraceMsg的详细实现可以参见AfxTrace.cpp。

  2. MFC对象内容转储

    对象内容转储是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DUMP来支持该功能。在讲述CObject类时曾提到过。

    虚拟函数Dump的定义:

    1. class ClassName : public CObject
    2.  
    3. {
    4.  
    5. public:
    6.  
    7. #ifdef _DEBUG
    8.  
    9. virtual void Dump( CDumpContext& dc ) const;
    10.  
    11. #endif
    12.  
    13.  
    14. };

    在使用Dump时,必须给它提供一个CDumpContext类型的参数,该参数指定的对象将负责输出调试信 息。为此,MFC提供了一个预定义的全局CDumpContext对象afxDump,它把调试信息输送给调试器的调试窗口。从前面AfxTrace的实 现可以知道,MFC使用了afxDump输出跟踪信息到调试窗口。

    CDumpContext类没有基类,它提供了以文本形式输出诊断信息的功能。

    例如:

    1. CPerson* pMyPerson = new CPerson;
    2.  
    3. // set some fields of the CPerson object...
    4.  
    5. //...
    6.  
    7. // now dump the contents
    8.  
    9. #ifdef _DEBUG
    10.  
    11. pMyPerson->Dump( afxDump );
    12.  
    13. #endif
  3. 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:

  1. class ClassName : public CObject
  2.  
  3. {
  4.  
  5. public:
  6.  
  7. #ifdef _DEBUG
  8.  
  9. virtual void AssertValid( ) const;
  10.  
  11. #endif
  12.  
  13.  
  14. };

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。

3 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。

  1. 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。

  2. 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:

  1. // Declare the variables needed
  2.  
  3. #ifdef _DEBUG
  4.  
  5. CMemoryState oldMemState, newMemState, diffMemState;
  6.  
  7. oldMemState.Checkpoint();
  8.  
  9. #endif
  10.  
  11. // do your memory allocations and deallocations...
  12.  
  13. CString s = "This is a frame variable";
  14.  
  15. // the next object is a heap object
  16.  
  17. CPerson* p = new CPerson( "Smith", "Alan", "581-0215" );
  18.  
  19. #ifdef _DEBUG
  20.  
  21. newMemState.Checkpoint();
  22.  
  23. if( diffMemState.Difference( oldMemState, newMemState ) )
  24.  
  25. {
  26.  
  27. TRACE( "Memory leaked!\n" );
  28.  
  29. diffMemState.DumpStatistics();
  30.  
  31. //or diffMemState.DumpAllObjectsSince();
  32.  
  33. }
  34.  
  35. #endif

MFC在应用程序(调试版)结束时,自动进行内存漏洞检测,如果存在漏洞,则输出漏洞的有关信息。

原帖地址:http://www.vczx.com/tutorial/mfc/mfc10.php

http://www.cnblogs.com/waytofall/archive/2011/12/30/2307103.html

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