debug模式的malloc

背景：我們以VS2005作為環境，安裝目錄是C:/Program Files/Microsoft Visual Studio 8 ，我們稱C:/Program Files/Microsoft Visual Studio 8/VC/ 目錄為VC目錄，稱C:/Program Files/Microsoft Visual Studio 8/VC/crt 目錄為運行時目錄，在這個目錄下面有C執行階段程式庫的源碼C:/Program Files/Microsoft Visual Studio 8/VC/crt/src。

（一下代碼基於VS2005的C執行階段程式庫，其他版本略有不同）

 

假設這樣的語句：char* p = (char*)malloc(4); malloc最終調用dbgheap.c中的heap_alloc_dbg.

size_t blockSize;<br />int fIgnore = FALSE;<br />_CrtMemBlockHeader * pHead;

我們將重點關注這三個變數。

 

 if ((_pfnAllocHook) && !(*_pfnAllocHook)(_HOOK_ALLOC, NULL, nSize, nBlockUse, lRequest, (const unsigned char *)szFileName, nLine))<br />

在dbghook.c中定義_pfnAllocHook, 這是申請記憶體的一個鉤子函數指標，預設指向_CrtDefaultAllocHook。預設函數什麼也不幹，直接返回1。我們可以通過調用_CrtSetAllocHook函數設定我們自己的函數，這樣的話，在每次分配記憶體之前都會回調一次我們的函數。上面是分配介面中調用這個函數的地方。

 

 /* cannot ignore CRT allocations */<br />if (_BLOCK_TYPE(nBlockUse) != _CRT_BLOCK &&<br /> !(_crtDbgFlag & _CRTDBG_ALLOC_MEM_DF))<br /> fIgnore = TRUE;

這句是說，如果沒有設定_crtDbgFlag的 _CRTDBG_ALLOC_MEM_DF位，則忽略調試資訊。

 

blockSize = sizeof(_CrtMemBlockHeader) + nSize + nNoMansLandSize;<br />pHead = (_CrtMemBlockHeader *)_heap_alloc_base(blockSize);

正是在_heap_alloc_base中調用了HeapAlloc申請的記憶體。申請的大小並不是我們所請求的nSize，而是nSize + sizeof(_CrtMemBlockHeader) + nNoMansLandSize。也就是說，我們每次申請一塊記憶體，都會有額外的記憶體被分配，其中_CrtMemBlockHeader是用來維護一個鏈表，鏈表的每一個節點就是一次申請的情況，nNoMansLandSize一般是四位元組的地區。

 

if (_pFirstBlock)<br /> _pFirstBlock->pBlockHeaderPrev = pHead;<br /> else<br /> _pLastBlock = pHead;</p><p> pHead->pBlockHeaderNext = _pFirstBlock;<br /> pHead->pBlockHeaderPrev = NULL;<br /> pHead->szFileName = (char *)szFileName;<br /> pHead->nLine = nLine;<br /> pHead->nDataSize = nSize;<br /> pHead->nBlockUse = nBlockUse;<br /> pHead->lRequest = lRequest;</p><p> /* link blocks together */<br /> _pFirstBlock = pHead;

很顯然，把新的節點插入鏈表的表頭，_pFirstBlock指向表頭。pFirstBlock全域變數在dbgheap.c中定義。

 

再讓我們看看這個關係圖

 

 

由於_CrtMemBlockHeader的最後，也就是DATA的頭，也有一個nNoMansLandSize大小的地區gap（從_CrtMemBlockHeader的定義可以看到）。函數最後返回的是pbData(pHead)，也就是DATA的首地址，這就是我們實際可以操作的記憶體，而這塊記憶體的前後被nNoMansLandSize大小的gap包裹著。

/* fill in gap before and after real block */<br />memset((void *)pHead->gap, _bNoMansLandFill, nNoMansLandSize);<br />memset((void *)(pbData(pHead) + nSize), _bNoMansLandFill, nNoMansLandSize);

這兩個位置被初始化為_bNoMansLandFill，這是0xFD.作用是用來判斷使用者操作地址的時候，是否越界。

 

memset((void *)pbData(pHead), _bCleanLandFill, nSize);

而實際使用者空間DATA初始化為_bCleanLandFill，這是0xCD.（可以測試一下，申請一個空間，看看是不是全部是0xCD.)

 

_pFirstBlock表頭並沒有向使用者開放，要想獲得這個表頭指標從而遍曆整個表，可以這樣操作：申請一個任意大小的記憶體（通常為1），這塊記憶體被放到表頭，把獲得的地址向前位移一個_CrtMemBlockHeader，就可以得到當前表頭指標，也就可以得到第二個節點的地址，記錄下第二個節點的地址，然後釋放剛才分配的記憶體，這樣本來是第二個節點，就變成了表頭。

void* p = malloc(1);

_CrtMemBlockHeader* pHeader = (((_CrtMemBlockHeader*）p) - 1）-> pBlockHeaderNext;

delete p;