linux中内存泄漏的检测（二）定制化的malloc/free

《linux中内存泄漏的检测（一）最简单的方法》介绍了最简单的内存泄漏检测方法，这种方法虽然简单，却有很多现实的问题，导致它不能用于实际的生产中。

直接使用这种方法肯定是不现实的，因为：

（1）把整个工程里所有调用malloc/free的地方都改成my_malloc/my_free，代码改动很大。

（2）通常动态库和静态库的代码是没有权限修改的。

今天就来解决这个问题，动态地决定让程序使用自己的还是系统的内存管理接口。

wrap选项

不希望修改产品代码，那么用于申请/释放内存的接口还是malloc/free。
又想在接口中增加计数的功能，就要再实现一套用于申请/释放内存的接口。新接口不能和malloc/free重名。这太矛盾了。

如果能自己定制一个malloc/free就好了。

幸好GCC也想到了这一点，给我们提供了wrap选项。
这是man ld得到的说明：

–wrap=symbol

Use a wrapper function for symbol. Any undefined reference to symbol will be resolved to __wrap_symbol. Any undefined reference to __real_symbol will be resolved to symbol.

This can be used to provide a wrapper for a system function. The wrapper function should be called __wrap_symbol. If it wishes to call the system function, it should call __real_symbol.

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Here is a trivial example:

void * __wrap_malloc (size_t c)
{
    printf ("malloc called with %zu\n", c);
    return __real_malloc (c);
}

If you link other code with this file using –wrap malloc, then all calls to malloc will call the function __wrap_malloc instead. The call to __real_malloc in __wrap_malloc will call the real “malloc” function.

You may wish to provide a __real_malloc function as well, so that links without the –wrap option will succeed. If you do this, you should not put the definition of __real_malloc in the same file as __wrap_malloc; if you do, the assembler may resolve the call before the linker has a chance to wrap it to malloc.

我把这一大坨英文解释一下（英语好的同学可以跳过）：

wrapper在英文中是包装的意思，也就是在已经存在无法修改的符号（通常是系统符号）的外面加一层定制化的包装，这样我们既可以重用原来的代码，又可以加入新的功能。

当你对一个名为symbol符号使用wrap功能时，任何要用到symbol的地方实际使用的是__wrap_symbol符号

考虑到你的__wrap_symbol只是为了对symbol加一层包装，有可能还是要用到真正的symbol，只需要要你的__wrap_symbol里调用__real_symbol即可，因为任何用到__real_symbol的地方实际使用的是真正的symbol

也就是说，当你对一个名为symbol符号使用wrap功能时，会得到这样的效果：

（1）当你调用symbol时实际调用的是__wrap_symbol

（2）当你调用__real_symbol时实际调用的是symbol

（3）可以把对symbol包装的操作当在__wrap_symbol中，然后再让__wrap_symbol调用__real_wrap，就相当于在使用symbol之前做了自己订制的附加功能。

定制自己的malloc/free

看上去这个wrap功能正好符合我们的需求，我们来看看具体是怎么使用。

（1）wrap既可以用于变量符号，也可以用于函数符号，但我们现在要用的只是函数符号，准确地说，就是malloc和free这两个符号。

（2）这是一个在链接过程中起作用的选项，在链接选项中加上-Wl,--wrap,malloc -Wl,--wrap,free
（3）__wrap_malloc/__wrap_free函数实现

void * __wrap_malloc(int size)
{
    malloc_count++;
    return __real_malloc(size);
}

void __wrap_free(void *ptr)
{
    free_count++;
    __real_free(ptr);
}

（4）测试

int main()
{
    malloc_count = 0;
    free_count = 0;
    int *p1 = (int *)malloc(sizeof(int));
    int *p2 = (int *)malloc(sizeof(int));
    free( p1);
    if(malloc_count != free_count)
        printf("memory leak!\n");
    return 0;
}

（5）运行

gcc -o test main.c -Wl,--wrap,malloc -Wl,--wrap,free

分析

优点

（1）使用方便 — 不需要改产品代码，只需要修改编译选项即可完成。

（2）范围全面 — wrap是个链接选项，对所有通过__wrap_malloc和__wrap_free链接到一起的文件都起作用，不论是静态库还是动态库。

缺点

（1）该方法要求运行结束时对运行中产生的打印分析才能知道结果。

（2）只对C语言适用，不能应用于C++

（3）只能检测是否泄漏，却没有具体信息，比如泄漏了多少空间

（4）不能说明是哪一行代码引起了泄漏

改进

检测方法有了初步改进，但不能满足与此，预知下一步改进，且看下回分解