手写内存泄漏检测组件：4个版本迭代，逐层攻破泄漏难题

2023-11-19 00:15:35

前言

内存泄漏是开发过程中常见的难题之一，它会导致应用程序的性能下降，甚至崩溃。因此，及时发现和解决内存泄漏问题至关重要。本文介绍了内存泄漏检测的核心需求以及注意点，并提供了4个版本的代码层层迭代，逐层攻破泄漏难题。同时，本文还给出了常用的内存泄漏检测工具，帮助开发者更好地发现和解决内存泄漏问题。

内存泄漏检测的核心需求

内存泄漏检测的核心需求包括以下几个方面：

检测内存泄漏：内存泄漏检测工具需要能够准确地检测出内存泄漏问题。
定位内存泄漏：内存泄漏检测工具需要能够定位到内存泄漏的具体位置，以便开发者能够及时修复问题。
减少误报：内存泄漏检测工具应该尽量减少误报，以免给开发者带来不必要的麻烦。
性能开销小：内存泄漏检测工具不应该对应用程序的性能造成太大的影响。

内存泄漏检测的注意点

在进行内存泄漏检测时，需要注意以下几个方面：

内存泄漏检测工具需要能够检测出不同类型的内存泄漏问题，例如循环引用、野指针、双重释放等。
内存泄漏检测工具需要能够在不同的操作系统和编程语言下工作。
内存泄漏检测工具应该能够与应用程序集成，以便开发者能够在应用程序中直接使用检测工具。

4个版本的代码层层迭代

为了更好地理解内存泄漏检测的原理和实现，本文提供了4个版本的代码，层层迭代，逐层攻破泄漏难题。

版本1：简单实现

class LeakDetector {
public:
  LeakDetector() {
    _leaks = new std::unordered_map<void*, std::string>();
  }

  ~LeakDetector() {
    for (auto& [ptr, name] : *_leaks) {
      std::cerr << "Leak detected: " << name << " at " << ptr << std::endl;
    }

    delete _leaks;
  }

  void track(void* ptr, const std::string& name) {
    _leaks->insert({ptr, name});
  }

private:
  std::unordered_map<void*, std::string>* _leaks;
};

版本2：使用智能指针

class LeakDetector {
public:
  LeakDetector() {}

  ~LeakDetector() {
    for (auto& [ptr, name] : _leaks) {
      std::cerr << "Leak detected: " << name << " at " << ptr << std::endl;
    }
  }

  template <typename T>
  std::shared_ptr<T> track(T* ptr, const std::string& name) {
    auto shared_ptr = std::make_shared<T>(*ptr);
    _leaks.insert({shared_ptr.get(), name});
    return shared_ptr;
  }

private:
  std::unordered_map<void*, std::string> _leaks;
};

版本3：使用弱指针

class LeakDetector {
public:
  LeakDetector() {}

  ~LeakDetector() {
    for (auto& [ptr, name] : _leaks) {
      if (ptr.expired()) {
        std::cerr << "Leak detected: " << name << std::endl;
      }
    }
  }

  template <typename T>
  std::weak_ptr<T> track(T* ptr, const std::string& name) {
    auto weak_ptr = std::weak_ptr<T>(ptr);
    _leaks.insert({ptr, name});
    return weak_ptr;
  }

private:
  std::unordered_map<void*, std::string> _leaks;
};

版本4：使用原子计数器

class LeakDetector {
public:
  LeakDetector() {}

  ~LeakDetector() {
    for (auto& [ptr, name] : _leaks) {
      if (ptr.load() == 0) {
        std::cerr << "Leak detected: " << name << std::endl;
      }
    }
  }

  template <typename T>
  std::shared_ptr<T> track(T* ptr, const std::string& name) {
    auto shared_ptr = std::make_shared<T>(*ptr);
    _leaks.insert({shared_ptr.get(), name});
    return shared_ptr;
  }

private:
  std::unordered_map<void*, std::atomic<int>> _leaks;
};