答案:通过重载new/delete并记录调用栈实现内存泄漏检测。1. 拦截new/delete操作,记录分配信息;2. 用静态析构函数输出未释放内存;3. 自定义分配器跟踪STL容器;4. 编译需-g和-rdynamic等选项支持符号解析。

要实现一个简单的内存泄漏检测工具,核心思路是拦截所有内存分配和释放操作,记录每次分配的调用栈、大小和地址,并在程序结束时检查未释放的内存块。结合 C++ 自定义分配器与内存跟踪机制,可以做到轻量级但有效的泄漏监控。
通过重载全局 operator new 和 operator delete,我们可以捕获所有动态内存操作:
#include <unordered_map>
#include <mutex>
#include <execinfo.h>
#include <cstdint>
<p>struct AllocInfo {
size_t size;
void* call_stack[10];
int stack_size;
};</p><p>std::unordered_map<void*, AllocInfo> g_allocations;
std::mutex g_alloc_mutex;</p><p>void<em> operator new(size_t size) {
void</em> ptr = std::malloc(size);</p><pre class="brush:php;toolbar:false;"><pre class="brush:php;toolbar:false;">if (!ptr) throw std::bad_alloc();
// 获取调用栈
AllocInfo info;
info.size = size;
info.stack_size = backtrace(info.call_stack, 10);
std::lock_guard<std::mutex> lock(g_alloc_mutex);
g_allocations[ptr] = info;
return ptr;}
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void operator delete(void* ptr) noexcept { if (!ptr) return;
std::lock_guard<std::mutex> lock(g_alloc_mutex); g_allocations.erase(ptr); std::free(ptr);
}
利用 C++ 静态对象在程序退出时自动析构的特性,在最后打印未释放的内存块:
struct LeakReporter {
~LeakReporter() {
if (g_allocations.empty()) {
printf("✅ No memory leaks detected.\n");
return;
}
<pre class="brush:php;toolbar:false;"><pre class="brush:php;toolbar:false;"> printf("❌ Memory leaks detected:\n");
for (auto& pair : g_allocations) {
printf(" Address %p, Size %zu bytes\n", pair.first, pair.second.size);
char** symbols = backtrace_symbols(pair.second.call_stack, pair.second.stack_size);
for (int i = 0; i < pair.second.stack_size; ++i) {
printf(" %s\n", symbols[i]);
}
free(symbols);
}
}};
static LeakReporter reporter; // 全局静态实例
如果你希望对 STL 容器也做内存控制,可以实现一个自定义分配器:
template<typename T>
struct TrackingAllocator {
using value_type = T;
<pre class="brush:php;toolbar:false;"><pre class="brush:php;toolbar:false;">T* allocate(size_t count) {
void* ptr = ::operator new(count * sizeof(T));
AllocInfo info{count * sizeof(T)};
info.stack_size = backtrace(info.call_stack, 10);
std::lock_guard<std::mutex> lock(g_alloc_mutex);
g_allocations[ptr] = info;
return static_cast<T*>(ptr);
}
void deallocate(T* ptr, size_t count) noexcept {
std::lock_guard<std::mutex> lock(g_alloc_mutex);
g_allocations.erase(ptr);
::operator delete(ptr);
}};
然后用于标准容器:
std::vector<int, TrackingAllocator<int>> vec; vec.push_back(42); // 分配会被记录
这个工具依赖于 backtrace(),仅在 Linux/macOS 的 GCC/Clang 下有效。编译时需加:
-g:保留调试信息-fno-omit-frame-pointer:保证调用栈可追溯-rdynamic(Linux)或 -export-dynamic:导出符号便于解析示例编译命令:
g++ -g -fno-omit-frame-pointer -rdynamic main.cpp -o leak_test
基本上就这些。这个方案不复杂但容易忽略细节,比如线程安全和异常安全。实际项目中可进一步扩展支持文件名/行号(借助宏注入),或写入日志文件。对于生产环境,建议结合 Valgrind 或 ASan 使用,但自研工具在定制化和性能监控上仍有优势。
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