專利名稱：一種內(nèi)存監(jiān)控管理的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軟件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及內(nèi)存監(jiān)控管理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
C語言沒有內(nèi)存回收管理機制和內(nèi)存訪問越界檢查，因此應(yīng)用程序開發(fā)人 員在進(jìn)行程序設(shè)計時，較容易遇到內(nèi)存泄漏和內(nèi)存非法訪問的問題。
內(nèi)存泄露主要由于不斷分配的內(nèi)存無法及時地被釋放，久而久之，系統(tǒng)的
內(nèi)存耗盡。造成內(nèi)存泄露的原因比較多，有可能這本身是庫中的bug,也有可
能是因為程序員沒有正確理解它們的接口說明文檔造成錯用等。
內(nèi)存非法訪問是指軟件在進(jìn)行內(nèi)存訪問時引起的錯誤，這種錯誤總體表現(xiàn)
為兩種形式 一種是讀寫地址引用錯誤；另一種是讀寫權(quán)限違反許可。
總之，由于內(nèi)存泄漏和內(nèi)存非法訪問是發(fā)生在程序的運行期，因此出現(xiàn)這
類問題后，定位到相關(guān)源代碼往往比較困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種內(nèi)存監(jiān)控管理的方法及系統(tǒng)，用以解決內(nèi)存泄露和內(nèi)存非 法訪問的定位問題。
本發(fā)明提供了一種內(nèi)存監(jiān)控管理的方法，包括
A、 將內(nèi)存管理模塊集成到應(yīng)用程序中；
B、 所述內(nèi)存管理模塊對應(yīng)用程序運行時的內(nèi)存分配與訪問進(jìn)行監(jiān)控，跟 蹤記錄內(nèi)存泄漏和/或非法訪問信息；
C、 定期上報所述內(nèi)存泄露和/或非法訪問信息給用戶，以便于用戶根據(jù)所
述內(nèi)存泄露和/或非法訪問信息定位到相關(guān)代碼。
進(jìn)一步地，上述方法中，所述步驟A具體包括
Al、將內(nèi)存管理模塊源代碼添加到目標(biāo)工程中； A2、引入重載函數(shù)；
A3、在程序初始化啟動時根據(jù)應(yīng)用程序?qū)嶋H需求，創(chuàng)建一預(yù)定大小的內(nèi)存
池；
A4、設(shè)置內(nèi)存檢測定時器。
進(jìn)一步地，上述方法中，所述步驟A還包括
A5、設(shè)置—-MEM—DEBUG—編譯選項，該選項可以控制應(yīng)用程序編譯時是否 集成內(nèi)存管理模塊，編譯目標(biāo)工程。 進(jìn)一步地，所述步驟A3具體包括
利用邊界保護(hù)方法，在內(nèi)存池兩端各預(yù)留預(yù)定大小的保護(hù)邊界空間； 利用伙伴算法將內(nèi)存劃分成多個內(nèi)存塊，所述內(nèi)存塊包含內(nèi)存管理信息塊 和應(yīng)用程序數(shù)據(jù)內(nèi)存塊。 所述步驟A3還包括
將所述內(nèi)存塊同時掛接在紅黑樹和宏定義鏈表上。
所述內(nèi)存管理信息塊中記錄有內(nèi)存分配的上下文信息，所述上下文信息包
括源代碼文件名稱和所在行號。
進(jìn)一步地，所述步驟C具體包括
定期上報所述內(nèi)存泄露和/或非法訪問信息給用戶；
用戶對所述內(nèi)存非法訪問信息分析進(jìn)行分析，定位內(nèi)存非法訪問代碼行； 和/或，比較前后內(nèi)存泄露信息的差異來診斷是否存在內(nèi)存泄漏，定位內(nèi)存泄漏 代碼行。
本發(fā)明還提供了一種內(nèi)存監(jiān)控管理的系統(tǒng)，包括
內(nèi)存管理模塊，用于對應(yīng)用程序運行時的內(nèi)存分配與訪問進(jìn)行監(jiān)控，跟蹤
記錄內(nèi)存泄漏和/或非法訪問信息；
集成模塊，用于將內(nèi)存管理模塊集成到應(yīng)用程序中；
信息上報模塊，用于定期上報所述內(nèi)存泄露和/或非法訪問信息給用戶，以 便于用戶根據(jù)所述內(nèi)存泄露和/或非法訪問信息定位到相關(guān)代碼。
進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)中，所述集成模塊具體包括
源代碼添加單元，用于將內(nèi)存管理模塊源代碼添加到目標(biāo)工程中； 函數(shù)重載單元，用于引入重載函數(shù)；
內(nèi)存池創(chuàng)建單元，用于在程序初始化啟動時根據(jù)應(yīng)用程序?qū)嶋H需求，創(chuàng)建 一預(yù)定大小的內(nèi)存池。
所述內(nèi)存池包括兩端保護(hù)邊界空間和多個內(nèi)存塊，所述內(nèi)存塊包括內(nèi) 存管理信息塊和應(yīng)用程序數(shù)據(jù)內(nèi)存塊；
內(nèi)存管理信息塊，用于記錄內(nèi)存分配的上下文信息，所述上下文信息包括 源代碼文件名稱和所在行號；
應(yīng)用程序數(shù)據(jù)內(nèi)存塊，用于存儲應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)。
所述內(nèi)存塊同時桂接在紅黑樹和宏定義鏈表上。
綜上所述，本發(fā)明實施例提供了一種內(nèi)存監(jiān)控管理的方法及系統(tǒng)，通過使 用內(nèi)存池、伙伴算法、紅黑樹算法以及宏定義鏈表這幾項關(guān)鍵技術(shù)，在很大程 度上保證了應(yīng)用程序內(nèi)存使用安全，提高了內(nèi)存分配效率，利用內(nèi)存管理信息 塊跟蹤記錄內(nèi)存分配使用信息，在發(fā)生內(nèi)存非法使用時，及時記錄運行時日志， 為開發(fā)人員分析定位問題提供充分依據(jù)，能夠節(jié)約很大一部分開發(fā)調(diào)試時間。


圖1為本發(fā)明實施例所述內(nèi)存管理模塊集成的流程示意圖2為本發(fā)明實施例所述內(nèi)存池的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明實施例所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明實施例的目的是為C語言(包括VC、 0++等)應(yīng)用程序開發(fā)者提供
一種高效的內(nèi)存監(jiān)控和管理模塊，該模塊可以集成到應(yīng)用程序中，并對應(yīng)用程
序運行時的內(nèi)存分配與訪問進(jìn)行監(jiān)控，跟蹤記錄內(nèi)存泄漏和非法訪問信息，為
開發(fā)人員快速準(zhǔn)確定位程序問題提供回溯依據(jù)。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例所述方法進(jìn)行詳細(xì)說明。 首先，將內(nèi)存管理^t塊集成到應(yīng)用程序中；具體如圖l所示，圖l為內(nèi)存 管理模塊集成到應(yīng)用程序的流程示意圖，具體包括以下步驟
步驟101:將內(nèi)存管理模塊源代碼添加到目標(biāo)工程中。
步驟102:在目標(biāo)C文件中增加并include "./mem/dmal loc. h"引用，引入 重載函數(shù)；具體的說就是，對C語言庫最基本的內(nèi)存分配、釋放、復(fù)制、設(shè)置、 比較函數(shù)和字符串操作函數(shù)作宏定義重載，即用自定義的mem_alloc函數(shù)系列 對系統(tǒng)的malloc等內(nèi)存操作函數(shù)進(jìn)行封裝，增加內(nèi)存使用監(jiān)控代碼，再以封 裝后的代碼替換原函數(shù)的實現(xiàn)，從而實現(xiàn)函數(shù)的宏定義重載，以下簡稱重載函 數(shù)。
<吏用自定義的mem—al loc重載mal loc的示例 #undef malloc
#define malloc(size) mem_alloc ((size), —FILE—, —LINE—)
通過重載函數(shù)策略，內(nèi)存監(jiān)控模塊確保了重載前后應(yīng)用程序?qū)語言庫函
數(shù)的接口調(diào)用的 一致性，同時也實現(xiàn)了內(nèi)存管理模塊的自定義功能。
步驟103:在程序初始化啟動時根據(jù)應(yīng)用程序?qū)嶋H需求，創(chuàng)建一定大小的 內(nèi)存池；
步驟104:設(shè)置內(nèi)存檢測定時器；
步驟105:設(shè)置—MEM_DEBUG——編譯選項，該選項可以控制應(yīng)用程序編譯時 是否集成內(nèi)存管理模塊，編譯目標(biāo)工程。
其中，步驟103中，創(chuàng)建內(nèi)存池的過程具體包括
采用在內(nèi)存池的邊界設(shè)置SAFE_MARGIN (邊界保護(hù))的方法，在內(nèi)存池兩 端各預(yù)留一定大小(如1M)的保護(hù)邊界空間，具體應(yīng)用中可以才艮據(jù)實際情況修 改保護(hù)空間的大小，確保該內(nèi)存塊的安全；
利用伙伴算法對大內(nèi)存塊進(jìn)行細(xì)分，每塊內(nèi)存塊包含一個內(nèi)存管理信息塊 (area-t)和應(yīng)用程序數(shù)據(jù)內(nèi)存塊(data),內(nèi)存管理信息塊中記錄了內(nèi)存分 配時的源文件、代碼行、分配時間、使用標(biāo)志和內(nèi)存塊大小的級別，為內(nèi)存泄 漏檢查和內(nèi)存使用監(jiān)控提供依據(jù)；
將所述內(nèi)存塊同時掛接在紅黑樹和宏定義鏈表上。 上述對分配一整塊內(nèi)存塊(系統(tǒng)預(yù)定義大小)進(jìn)行細(xì)分后的內(nèi)存池結(jié)構(gòu)， 具體如圖2所示。
當(dāng)應(yīng)用程序調(diào)試啟動后，定期上報所述內(nèi)存泄露和/或非法訪問信息給用 戶，以便于用戶根據(jù)所述內(nèi)存泄露和/或非法訪問信息定位到相關(guān)代碼，包括 定期上報所述內(nèi)存泄露和/或非法訪問信息給用戶；
用戶對所述內(nèi)存非法訪問信息分析進(jìn)行分析，定位內(nèi)存非法訪問代碼行； 和/或，比較前后內(nèi)存泄露信息的差異來診斷是否存在內(nèi)存泄漏，定位內(nèi)存泄漏 代碼行。
具體的說就是，在應(yīng)用程序調(diào)時過程中，內(nèi)存管理模塊對所述內(nèi)存塊的狀 況進(jìn)行監(jiān)控，并定期上報內(nèi)存泄露和/或非法訪問信息，將內(nèi)存非法訪問信息記
錄在內(nèi)存非法訪問日志文件(如dmem. log文件)中，該文件記錄了內(nèi)存越界 訪問、訪問無效指針、內(nèi)存重復(fù)分配代碼所在源文件、源代碼行號和操作的內(nèi) 存地址；將內(nèi)存泄漏信息記錄在內(nèi)存泄露日志文件(如memleak文件)中，該 文件記錄了內(nèi)存分配代碼所在源文件、源代碼行號、4乘作的內(nèi)存地址、內(nèi)存分 配時間和分配的內(nèi)存塊大小。
這樣，用戶可以通過對dmem. log文件的分析，定位內(nèi)存非法訪問；通過 實時監(jiān)控memleak文件內(nèi)容的變化，定位內(nèi)存泄漏問題。具體的內(nèi)存泄漏定位 方法是啟動監(jiān)控^t塊進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，^r查memleak文件記錄應(yīng)用程序初始 化分配的動態(tài)內(nèi)存，之后，按一定時間間隔檢查memleak文件日志的變化，比 較前后兩次跟蹤日志的差異來診斷是否存在內(nèi)存泄漏，以及定位內(nèi)存泄漏代碼 行。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例所述系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明。
如圖3所示，本發(fā)明實施例所述內(nèi)存監(jiān)控管理的系統(tǒng)具體包括內(nèi)存管理
模塊、集成模塊、信息上報模塊，其中，
內(nèi)存管理模塊，用于對應(yīng)用程序運行時的內(nèi)存分配與訪問進(jìn)行監(jiān)控，跟蹤
記錄內(nèi)存泄漏和/或非法訪問信息。
集成模塊，用于將內(nèi)存管理模塊集成到應(yīng)用程序中；所述集成模塊具體包
括
源代碼添加單元，用于將內(nèi)存管理模塊源代碼添加到目標(biāo)工程中； 函數(shù)重載單元，用于引入重載函數(shù)；具體的說就是，在目標(biāo)C文件中增加 弁include "./mem/dmalloc. h"引用,引入重載函數(shù)；具體的說就是，對C語言
庫最基本的內(nèi)存分配、釋放、復(fù)制、設(shè)置、比較函數(shù)和字符串操作函數(shù)作宏定
義重載，即用自定義的mem-alloc函數(shù)系列對系統(tǒng)的malloc等內(nèi)存操作函數(shù) 進(jìn)行封裝，增加內(nèi)存使用監(jiān)控代碼，再以封裝后的代碼替換原函數(shù)的實現(xiàn)，從 而實現(xiàn)函數(shù)的宏定義重載；
內(nèi)存池創(chuàng)建單元，用于在程序初始化啟動時根據(jù)應(yīng)用程序?qū)嶋H需求，創(chuàng)建 一預(yù)定大小的內(nèi)存池；所述內(nèi)存池的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括兩端保護(hù)邊界空 間和多個內(nèi)存塊，所述內(nèi)存塊包括內(nèi)存管理信息塊和應(yīng)用程序數(shù)據(jù)內(nèi)存塊；
內(nèi)存管理信息塊，用于記錄內(nèi)存分配的上下文信息，所述上下文信息包括 源代碼文件名稱和所在行號；
應(yīng)用程序數(shù)據(jù)內(nèi)存塊，用于存儲應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)。
所述內(nèi)存塊同時掛接在紅黑樹和宏定義鏈表上。
信息上報模塊，用于定期上報所述內(nèi)存泄露和/或非法訪問信息給用戶，以 便于用戶根據(jù)所述內(nèi)存泄露和/或非法訪問信息定位到相關(guān)代碼；具體的說就 是，在應(yīng)用程序調(diào)試過程中，所述信息上報模塊定期上報內(nèi)存泄露和/或非法訪 問信息，將內(nèi)存非法訪問信息記錄在內(nèi)存非法訪問日志文件(如dmem. log文 件)中，該文件記錄了內(nèi)存越界訪問、訪問無效指針、內(nèi)存重復(fù)分配代碼所在 源文件、源代碼行號和操作的內(nèi)存地址；將內(nèi)存泄漏信息記錄在內(nèi)存泄露曰志 文件(如memleak文件)中，該文件記錄了內(nèi)存分配代碼所在源文件、源代碼 行號、操作的內(nèi)存地址、內(nèi)存分配時間和分配的內(nèi)存塊大小。
綜上所述，本發(fā)明實施例提供了一種內(nèi)存監(jiān)控管理的方法及系統(tǒng)，通過使 用內(nèi)存池、伙伴算法、紅黑樹算法以及宏定義鏈表這幾項關(guān)鍵技術(shù)，在很大程 度上保證了應(yīng)用程序內(nèi)存使用安全，提高了內(nèi)存分配效率，利用內(nèi)存管理信息
塊跟蹤記錄內(nèi)存分配使用信息，在發(fā)生內(nèi)存非法使用時，及時記錄運行時日志， 為開發(fā)人員分析定位問題提供充分依據(jù)，能夠節(jié)約很大一部分開發(fā)調(diào)試時間。 本發(fā)明實施例所述方法及系統(tǒng)在電信VC項目開發(fā)過程中，尤其可以發(fā)揮
其重要的作用，由于該項目中對diameter協(xié)議的解析使用了大量的動態(tài)內(nèi)存
涉及協(xié)議解析部分的內(nèi)存塊通常都比較小，且隨著項目的進(jìn)一步開展，程序的 代碼量和復(fù)雜度成倍增加，在這種情況下要定位內(nèi)存泄漏，特別是定位隱示內(nèi) 存泄漏將變得及其困難。本發(fā)明實施例所述方法及系統(tǒng)通過將該工具與工程文 件集成在一起進(jìn)行開發(fā)，通過分析工程中內(nèi)存使用概況，定時觀察程序?qū)?nèi)存 的使用情況，很快診斷出內(nèi)存泄漏所在，并成功解決，為項目的開展帶來很有 效的輔助手段。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局 限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易 想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù) 范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種內(nèi)存監(jiān)控管理的方法，其特征在于，包括A、將內(nèi)存管理模塊集成到應(yīng)用程序中；B、所述內(nèi)存管理模塊對應(yīng)用程序運行時的內(nèi)存分配與訪問進(jìn)行監(jiān)控，跟蹤記錄內(nèi)存泄漏和/或非法訪問信息；C、定期上報所述內(nèi)存泄露和/或非法訪問信息給用戶，以便于用戶根據(jù)所述內(nèi)存泄露和/或非法訪問信息定位到相關(guān)代碼。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述步驟A具體包括Al、將內(nèi)存管理模塊源代碼添加到目標(biāo)工程中； A2、引入重載函數(shù)；A3、在程序初始化啟動時根據(jù)應(yīng)用程序?qū)嶋H需求，創(chuàng)建一預(yù)定大小的內(nèi)存池；A4、設(shè)置內(nèi)存檢測定時器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟A還包括A5、設(shè)置—MEM—DEBUG-—編譯選項，該選項可以控制應(yīng)用程序編譯時是否 集成內(nèi)存管理模塊，編譯目標(biāo)工程。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步驟A3具體包括 利用邊界保護(hù)方法，在內(nèi)存池兩端各預(yù)留預(yù)定大小的保護(hù)邊界空間；利用伙伴算法將內(nèi)存劃分成多個內(nèi)存塊，所述內(nèi)存塊包含內(nèi)存管理信息塊 和應(yīng)用程序數(shù)據(jù)內(nèi)存塊。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟A3還包括 將所述內(nèi)存塊同時桂接在紅黑樹和宏定義鏈表上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)存管理信息塊中記錄有內(nèi)存分配的上下文信息，所述上下文信息包括源代碼文件名稱和所在行號。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任意一項所述的方法，其特征在于，所述步驟C 具體包括定期上報所述內(nèi)存泄露和/或非法訪問信息給用戶；用戶對所述內(nèi)存非法訪問信息分析進(jìn)行分析，定位內(nèi)存非法訪問代碼行； 和/或，比較前后內(nèi)存泄露信息的差異來診斷是否存在內(nèi)存泄漏，定位內(nèi)存泄漏 代碼行。
8、 一種內(nèi)存監(jiān)控管理的系統(tǒng)，其特征在于，包括內(nèi)存管理模塊，用于對應(yīng)用程序運行時的內(nèi)存分配與訪問進(jìn)行監(jiān)控，跟蹤 記錄內(nèi)存泄漏和/或非法訪問信息；集成模塊，用于將內(nèi)存管理模塊集成到應(yīng)用程序中；信息上報模塊，用于定期上報所述內(nèi)存泄露和/或非法訪問信息給用戶，以 便于用戶根據(jù)所述內(nèi)存泄露和/或非法訪問信息定位到相關(guān)代碼。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述集成模塊具體包括源代碼添加單元，用于將內(nèi)存管理模塊源代碼添加到目標(biāo)工程中； 函數(shù)重載單元，用于引入重載函數(shù)；內(nèi)存池創(chuàng)建單元，用于在程序初始化啟動時根據(jù)應(yīng)用程序?qū)嶋H需求，創(chuàng)建 一預(yù)定大小的內(nèi)存池。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)存池包括兩端保 護(hù)邊界空間和多個內(nèi)存塊，所述內(nèi)存塊包括內(nèi)存管理信息塊和應(yīng)用程序數(shù)據(jù) 內(nèi)存塊；內(nèi)存管理信息塊，用于記錄內(nèi)存分配的上下文信息，所述上下文信息包括: 源代碼文件名稱和所在行號； 應(yīng)用程序數(shù)據(jù)內(nèi)存塊，用于存儲應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內(nèi)存監(jiān)控管理的方法及系統(tǒng)，包括A.將內(nèi)存管理模塊集成到應(yīng)用程序中；B.所述內(nèi)存管理模塊對應(yīng)用程序運行時的內(nèi)存分配與訪問進(jìn)行監(jiān)控，跟蹤記錄內(nèi)存泄漏和/或非法訪問信息；C.定期上報所述內(nèi)存泄露和/或非法訪問信息給用戶，以便于用戶根據(jù)所述內(nèi)存泄露和/或非法訪問信息定位到相關(guān)代碼。綜上所述，本發(fā)明實施例提供了一種內(nèi)存監(jiān)控管理的方法及系統(tǒng)，通過跟蹤記錄內(nèi)存分配使用信息，在發(fā)生內(nèi)存非法使用或內(nèi)存泄露時，及時記錄運行時日志，為開發(fā)人員分析定位問題提供充分依據(jù)，能夠節(jié)約很大一部分開發(fā)調(diào)試時間。
文檔編號G06F9/46GK101110044SQ20071014554
公開日2008年1月23日 申請日期2007年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月28日
發(fā)明者鄭興友, 洪 高 申請人:中興通訊股份有限公司