C++(Qt)软件调试---内存调试器Dr.Memory（21）

2024-09-29 15:33 由 mahuifa 发表于 #软件工程

C++(Qt)软件调试—内存调试器Dr. Memory（21）

文章目录

C++(Qt)软件调试---内存调试器Dr. Memory（21）
@[toc]
1、概述🐜
2、安装Dr.Memory🪲
3、命令行使用Dr.Memory🦗
4、Qt Creator集成使用Dr.Memory🐉
1.1 以外部工具启动
1.2 以运行配置启动

5、Visual Studio集成使用Dr.Memory🐑
6、Dr.Memory选项🪰
7、常见问题及解决办法🐐
8、参考🐹

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1、概述🐜

Dr. Memory 是一种开源内存监控工具，能够识别与内存相关的编程错误。例如

内存泄漏检测
内存越界检测
重复释放内存
空指针、野指针检测
堆栈溢出检测
内存分配和释放跟踪
（在 Windows 上）句柄泄漏检测
GDI API 使用错误以及访问未保留的线程本地存储槽

同类型工具还有Valgrind、Deleaker 、Asan、VLD、heob等；

Valgrind不适应于Windows；
Asan速度快，但在Windows上也不是很好用，VS2019以后版本开始支持，linux下使用；
Deleaker 是windows下Valgrind的替代，不过是收费的；
VLD支持Windows，以头文件引入，简单易用；
Heob适用于Windows，可集成到Qt Creator；
Dr.Memory开源免费，支持跨平台，不需要参与程序编译。

在性能上Dr. Memory 比包括 Valgrind 在内的同类工具更快。（有时候还是有点慢）

本文会讲解如何使用Dr.Memory以及在Qt Creator和Visual Studio中集成Dr.Memory。

演示环境：

系统：
- Windows11
编辑器：
- Visual Studio 2017
- Qt Creator10.0.2
- VS Code
编译器：
- MSVC2017-32
- MSVC2017-64
- MinGW32
- MinGW64
Dr.Memory版本
- DrMemory-Windows-2.6.19989.msi
- DrMemory-Windows-2.3.18696.zip
- DrMemory-Windows-2.4.18900.zip

2、安装Dr.Memory🪲

支持系统：Windows、Linux 和 Mac 系统。

支持编译器：g++、MinGW、MSVC。

目前不支持使用 Cygwin、gcc 或 g++ 构建的应用程序。

使用Dr.Memory需要包含调试符号。

详细说明

下载 (drmemory.org)

github下载

这里我使用的是DrMemory 2.3、2.4、2.6三个版本；
- 2.6版本适用于MSVC2017-64、MinGW64，不适用于MSVC2017-32、MinGW32；
- 2.3、2.4版本适用于MSVC2017-32、MSVC2017-64、MinGW64，不适用于MinGW32。
下载完成后直接双击进行安装，安装目录为D:\DrMemory；
如果是使用**.msi安装包**进行安装的会自动添加到环境变量；
如果是使用**.zip压缩包**，那解压后可选择添加到环境变量，或者使用时用绝对路径访问。

3、命令行使用Dr.Memory🦗

测试代码

/*****************************************************************
 * \file   ConsoleApplication4.cpp
 * \brief  测试Dr.Memory代码，如果编译不通过则打开属性、C/C++、常规、关闭SDL检查
 * 
 * \author MHF
 * \date   September 2024
 *********************************************************************/
#include <iostream>

using namespace std;

// 内存泄漏
void test1()
{
	int*p = new int;
	cout << p << endl;
}

// 非法访问内存
void test2()
{
	char *p = new char[10];
	delete[] p;
	*p = 123;
}
// 使用未初始化变量
void test3()
{
	int a;
	int b = a;
}
// 重复释放内存
void test4()
{
	char * p = new char;
	free(p);
	free(p);
}

int main()
{
	test1();
	test2();
	test3();
	test4();

	cout << "hello" << endl;
	return 0;
}

编译完成后，进入可执行程序所在路径；
鼠标右键选择【在终端中打开】或者打开cmd进入可执行程序所在路径；

输入drmemory.exe -ignore_kernel .\ConsoleApplication4.exe指令启动Dr.Memory调试；
注意：drmemory.exe如果在环境变量中无法访问到则需要使用绝对路径；
启动时一般会报异常，弹出弹窗，则需要使用-ignore_kernel选项，再出现弹窗，点击确认后就可以生成分析报告。
- -ignore_kernel选项跳过在不受支持的内核版本上运行的通常致命的使用错误，继续向下执行。
检测完成后默认会自动打开分析报告文件。

默认生成检测报告文件位置如下图所示，默认生成路径为用户目录下或者DrMemory安装路径下：
- C:\Users\MHF\AppData\Roaming\Dr. Memory
- D:\DrMemory-2.3\drmemory\logs\

使用 -logdir选项可指定检测报告的生成路径

4、Qt Creator集成使用Dr.Memory🐉

在Qt Creator中有两种方式运行Dr.Memory。

以外部工具启动：
一次配置适用于所有工程、多个编译器；
可添加依赖库环境变量；
可配置快捷键启动；
需要使用时再运行。

以运行配置启动：
一次配置只适用于当前配置的工程、当前配置的编译器；
可添加依赖库环境变量；
不能配置快捷键启动；
每次程序编译运行时都会启动。

1.1 以外部工具启动

打开【编辑】【Preferences】，打开【首选项】窗口；
选择【环境】【外部工具】【添加】，名称命名为Dr.Memory；
主要需要配置【执行档】【参数】【Base environment】3项；
- 执行档： Dr.Memory可执行程序路径；
- 参数： Dr.Memory程序运行的参数，其中可使用QT内置的宏来替换可执行程序路径、输出文件路径等；
- Base environment： 程序运行所需的环境变量，如果选择【系统环境变量】则当环境变量中找不到Qt动态库时则Dr.Memory会运行失败，所以如果是使用到Qt库的程序，可选择【Curent Build Environment】或者【Curent Run Environment】，这样程序运行时会自动链接到Qt动态库。如果有第三方依赖，则可在【环境】项中添加对应的依赖环境变量。
- QT内置宏使用： 在【参数】项输入栏右侧点击图标，在打开的窗口中选择内置宏，不同版本的Qt Creator内置宏有一定区别；
- 配置完成后我的参数是-logdir %{CurrentDocument:Project:RunConfig:Executable:NativePath} -lib_blocklist "*.dll" -ignore_kernel -- %{CurrentDocument:Project:RunConfig:Executable:FilePath}；
- 然后点击【确认】后，就可以在【工具】【外部】【Dr.Memory】启动Dr.Memory检测当前程序；
- 如果觉得每次都打开菜单很麻烦，则可选择配置快捷键；
- 打开【首选项】【环境】【键盘】，过滤器输入Dr.Memory；
- 选中【Dr.Memory】项后，点击【Record】，然后按下自己习惯的快捷键组合，就可以设置Dr.Memory启动快捷键了，注意快捷键不要存在冲突。
- 按下快捷键后启动Dr.Memory，启动会比较慢，注意Dr.Memory在程序运行结束后才会给出报告，所以当程序运行后，退出程序运行，然后才会打开检测报告。

1.2 以运行配置启动

点击【项目】，在【构建和运行】中选中编译器【运行】；
选中编译器的【运行】后，在【运行】项中点击【添加】【自定义执行档】；
【执行档】输入Dr.Memory路径；
【Command line arguments】输入Dr.Memory参数；
【工作目录】这里设置的是运行目录，用于在-logdir ./指定生成检测报告的路径；
在【环境】项中找到【Path】项，选中后点击【Edit】，添加当前编译器的动态库路径或者使用到的其它依赖库路径，便于运行时通过环境变量链接到动态库，否则找不到动态库则会运行失败。
配置完成后，直接编译运行程序，就会自动启动Dr.Memory进行检测分析；

5、Visual Studio集成使用Dr.Memory🐑

在“工具”菜单上添加和管理外部工具 - Visual Studio (Windows) | Microsoft Learn

在菜单栏选中【工具】【外部工具】；
打开【外部工具】窗口后，点击【添加】，分别输入标题、命令、参数，输入栏右侧的三角形图标按键打开可选择使用VS内置宏；
编译完成程序后可点击【工具】【Dr.Memory】选项启动Dr.Memory对当前可执行程序进行分析；
如果觉得打开菜单操作复杂，可以选择给外部工具命令添加快捷键；
点击【工具】【选项】；
打开【选项】窗口后，选择【环境】【键盘】，在【显示目录包含】位置输入工具.外部命令；
由于我的Dr.Memory是第四条命令，所以我选择的是工具.外部命令4，选中选项后鼠标点击下方的【按快捷键】输入栏，然后按下设置的快捷键组合，如果快捷键已经被使用了则会在【快捷键的当前使用对象】位置显示，如果没被使用则点击【分配】，然后点击确认就设置完成了。

6、Dr.Memory选项🪰

在线文档
离线文档：安装路径下D:\DrMemory\docs。

7、常见问题及解决办法🐐

Dr.Memory检测所有动态库，导致速度慢，生成的报告文件内容非常多，大部分都是无效内容；
- 使用-lib_blocklist 选项指定动态库不进行检测；
生成的检测报告文件找不到在哪；
- 默认生成路径在用户目录下或者Dr.Memory安装路径下；
- 可使用 -logdir 选项指令生成路径；
在检测完成后没有打开报告文件；
- 可能是使用了-visual_studio选项；

初次运行Dr.Memory启动很慢；

显示内容如下所示：

WARNING: System call information is missing for this operating system version.  Attempting to auto-generate system call information...
drsys_find_sysnum_libs: C:\Windows\system32\ntdll.dll is readable
drsys_find_sysnum_libs: C:\Windows\system32\kernelbase.dll is readable
drsys_find_sysnum_libs: C:\Windows\system32\kernel32.dll is readable
drsys_find_sysnum_libs: C:\Windows\system32\gdi32.dll is readable
drsys_find_sysnum_libs: C:\Windows\system32\imm32.dll is readable
drsys_find_sysnum_libs: C:\Windows\system32\user32.dll is readable
drsys_find_sysnum_libs: C:\Windows\system32\win32u.dll is readable
drsys_find_sysnum_libs: C:\Windows\system32\ntdll.dll is readable
drsys_find_sysnum_libs: C:\Windows\system32\kernelbase.dll is readable
drsys_find_sysnum_libs: C:\Windows\system32\kernel32.dll is readable
drsys_find_sysnum_libs: C:\Windows\system32\gdi32.dll is readable
drsys_find_sysnum_libs: C:\Windows\system32\imm32.dll is readable
drsys_find_sysnum_libs: C:\Windows\system32\user32.dll is readable
drsys_find_sysnum_libs: C:\Windows\system32\win32u.dll is readable
Symbol cache directory is "D:\DrMemory-2.3\drmemory\logs\symcache"
Fetching symbols for "C:\Windows\system32\ntdll.dll", attempt #0
Successfully fetched or found symbols at "D:\DrMemory-2.3\drmemory\logs\symcache\symbols\ntdll.pdb\3F9B0A9DA2F01CB5571242F6EE73BFD61\ntdll.pdb"
Fetching symbols for "C:\Windows\system32\kernelbase.dll", attempt #0

默认会检测所有动态库，所以初次启动时会查找所有动态库的pdb符号表，所以会比较慢。

启动Dr.Memory时出现弹窗，内容如下所示：

~~Dr. M~~ System call information is missing for this operating system: WinVer=105;Rel=2009;Build=22631;Edition=CoreCountrySpecific.  Restarting to trigger auto-generation of system call information.  Re-run with -ignore_kernel to attempt to continue instead.

使用-ignore_kernel选项后关闭弹窗；
或者直接关闭弹窗，等下载完符号表后，后续就不会出现了。

Dr.Memory启动失败，提示信息如下所示：

~~Dr.M~~ WARNING: unable to locate results file: can't open E:\test\ConsoleApplication4\Debug\/resfile.66196 (code=2).
Dr. Memory failed to start the target application, perhaps due to
interference from invasive security software.
Try disabling other software or running in a virtual machine.
WARNING: Examine the following unusual libraries in this process to help identify
invasive software that may have affected the target application:

	C:\Windows\System32\bcrypt.dll

Please file a bug about this at http://drmemory.org/issues
~~Dr.M~~ WARNING: application exited with abnormal code 0xffffffff

不同版本的Dr.Memory都可能存在一些问题，例如Dr.Memory2.6用于MSVC2017-32编译的程序时就会失败，改为使用Dr.Memory2.3就正常了。

Dr.Memory启动失败，提示信息如下：

~~Dr.M~~ WARNING: libraries needed by the application are missing.  Check that it runs successfully on its own and check that all needed libraries are in its directory or on the PATH.
~~Dr.M~~ WARNING: application exited with abnormal code 0xc0000135

这是由于需要检测的可执行程序启动失败，找不到依赖库，需要将动态库复制到当前路径下或者将动态库路径添加进环境变量。

8、参考🐹

drmemory官网

Dr. Memory Runtime 选项参考 (drmemory.org)

用于 MSBuild 命令和属性的常用宏 | Microsoft Learn

标识并自定义键盘快捷方式 - Visual Studio (Windows) | Microsoft Learn

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