Rational Purify 使用及分析实例

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1、简介本文介绍了IBMRationalPurify的基本概念和在不同操作系统中使用Purify对C/C++源程序中存在的内存问题进行勘察和分析，并且提供了有关的实例以便读者在实际操作中作为参考。回页首1．内存问题的原因及分类在C/C++程序中，有关内存使用的问题是最难发现和解决的。这些问题可能导致程序莫名其妙地停止、崩溃，或者不断消耗内存直至资源耗尽。由于C/C++语言本身的特质和历史原因，程序员使用内存需要注意的事项较多，而且语言本身也不提供类似Java的垃圾清理机制。编程人员使用一定的工具来查找和调试内存相关问题是十分必要的。

2、总的说来，与内存有关的问题可以分成两类：内存访问错误和内存使用错误。内存访问错误包括错误地读取内存和错误地写内存。错误地读取内存可能让你的模块返回意想不到的结果，从而导致后续的模块运行异常。错误地写内存可能导致系统崩溃。内存使用方面的错误主要是指申请的内存没有正确释放，从而使程序运行逐渐减慢，直至停止。这方面的错误由于表现比较慢很难被人工察觉。程序也许运行了很久才会耗净资源，发生问题。1.1内存解剖一个典型的C++内存布局如下图所示：自底向上，内存中依次存放着只读的程序代码和数据，全局变量和静态变量，堆中的动态申请变量和堆栈中的

3、自动变量。自动变量就是在函数内声明的局部变量。当函数被调用时，它们被压入栈；当函数返回时，它们就要被弹出堆栈。堆栈的使用基本上由系统控制，用户一般不会直接对其进行控制，所以堆栈的使用还是相对安全的。动态内存是一柄双刃剑：它可以提供程序员更灵活的内存使用方法，而且有些算法没有动态内存会很难实现；但是动态内存往往是内存问题存在的沃土。1.2内存访问错误相对用户使用的语言，动态内存的申请一般由malloc/new来完成，释放由free/delete完成。基本的原则可以总结为：一对一，不混用。也就是说一个malloc必须对应一且唯一的f

4、ree；new对应一且唯一的delete;malloc不能和delete,new不能和free对应。另外在C++中要注意delete和delete[]的区别。delete用来释放单元变量，delete[]用来释放数组等集聚变量。有关这方面的详细信息可以参考[C++Adv]。我们可以将内存访问错误大致分成以下几类：数组越界读或写、访问未初始化内存、访问已经释放的内存和重复释放内存或释放非法内存。下面的代码集中显示了上述问题的典型例子：1#include2usingnamespacestd;3intmain(){

5、4char*str1="four";5char*str2=newchar[4];//notenoughspace6char*str3=str2;7cout<

6、ite）和第9行的数组越界读（ArrayBoundsRead）;在第7行，打印尚未赋值的str2将产生访问未初始化内存错误（UninitializedMemoryRead）;在第11行使用已经释放的变量将导致释放内存读和写错误(FreedMemoryReadandFreedMemoryWrite)；最后由于str3和str2所指的是同一片内存，第12行又一次释放了已经被释放的空间(FreeFreedMemory)。这个包含许多错误的程序可以编译连接，而且可以在很多平台上运行。但是这些错误就像定时炸弹，会在特殊配置下触发，造成不可

7、预见的错误。这就是内存错误难以发现的一个主要原因。1.3内存使用错误内存使用错误主要是指内存泄漏，也就是指申请的动态内存没有被正确地释放，或者是没有指针可以访问这些内存。这些小的被人遗忘的内存块占据了一定的地址空间。当系统压力增大时，这些越来越多的小块将最终导致系统内存耗尽。内存使用错误比内存访问错误更加难以发现。这主要有两点原因：第一，内存使用错误是"慢性病"，它的症状可能不会在少数、短时间的运行中体现；第二，内存使用错误是因为"不做为"（忘记释放内存）而不是"做错"造成的。这样由于忽略造成的错误在检查局部代码时很难发现，尤其

8、是当系统相当复杂的时候。回页首2．Purify的原理及使用IBMRationalPurifyPlus是一组程序运行时的分析软件。她包括了程序性能瓶颈分析软件Quantify，程序覆盖面分析软件PureCoverage，和本文的主角：程序运行错误分析软件Purif