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内存泄漏时程序开发中经常遇到的问题. 而且出现内存泄漏很难检测,
但是其导致的结果却是灾难性的. 这里讲一下opencv中内存泄漏检测
的一些技巧.
OpenCV中关于内存管理主要涉及到以下3个函数:
CV_IMPL void cvSetMemoryManager( CvAllocFunc alloc_func, CvFreeFunc free_func, void* userdata );
CV_IMPL void* cvAlloc( size_t size );
CV_IMPL void cvFree_( void* ptr );
还有一个对应cvFree_的宏:
#define cvFree(ptr) (cvFree_(*(ptr)), *(ptr)=0)
宏cvFree的用处是在释放ptr指针对应的内存后, 将ptr设置为NULL.
这里我们先做个假设: opencv中所有的内存分配和释放都是通过cvAlloc和cvFree合作完成的.
如果你使用cvAlloc分配一个内存, 然后用delete来是释放内存是错误的(切记)!!!
因此, 如果我们能够跟踪到cvAlloc/cvFree的调用流程, 就可以分析内存泄漏的情况了.
一般情况下, 一个cvAlloc分配的内存最终必然要对应cvFree来释放, 如果cvAlloc/cvFree不是
匹配出现, 那么可以认为出现了内存泄漏.
为此, 我们需要定义自己的内存管理函数, 然后通过cvSetMemoryManager装载到opencv中.
内存管理函数的类型如下:
typedef void* (CV_CDECL *CvAllocFunc)(size_t size, void* userdata);
typedef int (CV_CDECL *CvFreeFunc)(void* pptr, void* userdata);
其中的userdata是用户通过cvSetMemoryManager来设置的. 我们可以简单的吧userdata当作一个
容器指针, 在每次执行我们自己的alloc_func/free_func函数时, 将内存的分配/释放情况记录到
userdata对应的容器.
为此, 我自己简单设计了一个MemTracker类:
#ifndef OPENCV_MEM_TRACKER_H
#define OPENCV_MEM_TRACKER_H
#include
#include
// 内存泄漏追踪
class MemTracker
{
public:
MemTracker(void);
~MemTracker(void);
private:
// 登记分配/释放的内存
void regAlloc(void *ptr, size_t size);
void regFree(void *ptr);
// 输出泄漏的内存
int output(FILE* fp=stderr);
private:
// 分配内存
static void* alloc_func(size_t size, void *userdata);
// 释放内存
static int free_func(void *ptr, void *userdata);
private:
struct Ptr
{
void *ptr; // 内存地址
size_t size; // 内存大小
Ptr(void *ptr, size_t size)
{
this->ptr = ptr;
this->size = size;
}
};
// 记录当前使用中的内存
std::vector m_memTracker;
};
#endif // OPENCV_MEM_TRACKER_H
类的实现如下:
#include "MemTracker.h"
#include
#include
MemTracker::MemTracker(void)
{
// 注册管理函数
cvSetMemoryManager(alloc_func, free_func, (void*)this);
}
MemTracker::~MemTracker(void)
{
// 取消管理函数
cvSetMemoryManager(NULL, NULL, NULL);
// 输出结果
this->output();
}
// 登记分配/释放的内存
void MemTracker::regAlloc(void *ptr, size_t size)
{
m_memTracker.push_back(Ptr(ptr, size));
}
void MemTracker::regFree(void *ptr)
{
int i;
for(i = 0; i < m_memTracker.size(); ++i)
{
// 删除记录
if(m_memTracker[i].ptr == ptr)
{
m_memTracker[i] = m_memTracker[m_memTracker.size()-1];
m_memTracker.pop_back();
return;
}
}
}
// 输出泄漏的内存
int MemTracker::output(FILE* fp)
{
int n = m_memTracker.size();
int i;
for(i = 0; i < n; ++i)
{
fprintf(fp, "%d: %p, %u/n", i, m_memTracker[i].ptr, m_memTracker[i].size);
}
return n;
}
// 分配内存
void* MemTracker::alloc_func(size_t size, void *userdata)
{
assert(size > 0 && userdata != NULL);
// 分配内存
void *ptr = malloc(size);
if(!ptr) return NULL;
// 登记
MemTracker *tracker = (MemTracker*)userdata;
tracker->regAlloc(ptr, size);
//
return ptr;
}
// 释放内存
int MemTracker::free_func(void *ptr, void *userdata)
{
assert(ptr != NULL && userdata != NULL);
// 释放内存
free(ptr);
// 登记
MemTracker *tracker = (MemTracker*)userdata;
tracker->regFree(ptr);
// CV_OK == 0
return 0;
}
MemTracker在构造的时候会注册自己的内存管理函数, 在析构的时候会输出没有被释放的内存.
下面我们编写一个测试程序:
#include
#include
#include "MemTracker.h"
int main()
{
MemTracker mem;
IplImage *img = cvLoadImage("lena.jpg", 1);
if(!img) return -1;
// 没有释放img内存
// cvReleaseImage(&img);
return 0;
}
在main函数退出的时候mem会被析构, 然后输出内存的泄漏情况. 下面是在我的电脑上测试的结果:
C:/work/vs2005/MemTracker/debug>MemTracker.exe
0: 00C750C0, 112
1: 00D90040, 786432
OK, 先说到这里吧, 下次再补充...
前面我们已经解决了内存泄漏的检测, 但是在出现内存泄漏的时候我们怎么才能
跟踪到出现内存泄漏的代码呢? 如果能够调试到没有被释放内存对应的cvAlloc函数就好了.
这个我们可以通过m_memTracker[i].ptr来比较内存的地址来检测, 例如在alloc_func中
添加以下代码, 然后设置断点:
// 检测00C750C0内存
if(ptr == (void*)00C750C0)
{
// 设置断点
}
但是这个方法可能还有缺陷. 因为每次运行程序的时候, 内存的布局可能是有区别的.
最好的方法是把cvAlloc的调用顺序记录下来.
变动的部分代码:
class MemTracker
{
struct Ptr
{
void *ptr; // 内存地址
size_t size; // 内存大小
int id;
Ptr(void *ptr, size_t size, int id)
{
this->ptr = ptr;
this->size = size;
this->id = id;
}
};
// 记录当前使用中的内存
std::vector m_memTracker;
// alloc_func对应的编号
int m_id;
};
MemTracker::MemTracker(void)
{
m_id = 0;
// 注册管理函数
cvSetMemoryManager(alloc_func, free_func, (void*)this);
}
void MemTracker::regAlloc(void *ptr, size_t size)
{
// 每次记录一个新的m_id
m_memTracker.push_back(Ptr(ptr, size, m_id++));
}
// 输出泄漏的内存
int MemTracker::output(FILE* fp)
{
int n = m_memTracker.size();
int i;
for(i = 0; i < n; ++i)
{
fprintf(fp, "%d: %p, %u/n", m_memTracker[i].id, m_memTracker[i].ptr, m_memTracker[i].size);
}
return n;
}
以后就可以根据m_memTracker[i].id来设置断点跟踪调试. 因为每次运行程序的时候, cvAlloc的调用次序是不变
的, 因此可以认为每次cvAlloc对应的id也是不变的. 这样就可以根据id来追踪出现内存泄漏的cvAlloc了.
对于"OpenCV扩展库", 可以将MemTracker直接集成到CvxApplication中, 这样就可以默认进行内存泄漏检测了.
内存检测先说到这里, 下一节我会简要分析一下OpenCV的cvAlloc等源代码 :D
前面的帖子中我们已经讨论了cvAlloc/cvFree_/cvSetMemoryManager等函数的使用技巧.
下面开始分析OpenCV中以上函数的实现代码. 我觉得如果在阅读代码之前, 如果能对函数的
用法有个基本的认识, 那么对于分析源代码是很有帮助的.
CV_IMPL void* cvAlloc( size_t size )
{
void* ptr = 0;
CV_FUNCNAME( "cvAlloc" );
__BEGIN__;
if( (size_t)size > CV_MAX_ALLOC_SIZE )
CV_ERROR( CV_StsOutOfRange,
"Negative or too large argument of cvAlloc function" );
ptr = p_cvAlloc( size, p_cvAllocUserData );
if( !ptr )
CV_ERROR( CV_StsNoMem, "Out of memory" );
__END__;
return ptr;
}
从代码我们可以直观的看出, cvAlloc分配的内存不得大于CV_MAX_ALLOC_SIZE, 即使是使用我们
自己的内存管理函数也会有这个限制.
然后通过p_cvAlloc对应的函数指针对应的函数来分配内存. p_cvAlloc是一个全局static变量, 对应的
还有p_cvFree和p_cvAllocUserData, 分别对应释放内存函数和用户数据. 它们的定义如下:
// 指向分配函数的指针，初始设置为默认值
static CvAllocFunc p_cvAlloc = icvDefaultAlloc;
static CvFreeFunc p_cvFree = icvDefaultFree;
static void* p_cvAllocUserData = 0;