使用 mcheck 检测堆(Heap)一致性

堆被破坏通常很难检测到，除非发生很明显的违规操作，比如多次释放，释放不正确的内存块等。堆不仅包含分配给应用程序的内存块，还包含了堆管理器维护的已分配或者未分配的内存块的信息，如果这些信息无意的被修改，会导致程序异常崩溃，而且很难检测，因为它通常还带有随机性。例如超出内存块的边界进行写操作等，这在使用原始指针操作内存块时很容易出现的问题。C++ 提供 std::vector<> 在堆中创建数组，C++ 11 提供 **std::array** 操作栈上的数组，比提供带有校验功能的接口对数组进行操作，这大大降低了堆栈被破坏的概率，应该习惯去使用它们。

mcheck 是 glibc 提供的检测内存一致性的工具，有两种使用方式。

在代码中调用 mcheck(…)。这个函数的原型在 mcheck.h 头文件中。mcheck必须在任何 malloc 类的分配函数之前调用，否则返回失败。
在程序链接时添加 -lmcheck 选项，这样不用修改代码也能够正常使用，甚是方便。

但 mcheck 无法检测到超出内存块边界进行读写的操作。


#include <stdlib.h>
#include <mcheck.h>

#include <iostream>
#include <memory>
#include <vector>



int main(int argc, char *argv[])
{
  (void)argc;
  (void)argv;


  char *leak_m = (char*)::malloc(128);
  leak_m[128] = 0;
  leak_m[129] = 0;
  (void)leak_m;

  void *leak_cm = ::calloc(256, 1);
  (void)leak_cm;
  free(leak_cm);
  free(leak_cm);

  return 0;
}

$ g++ -g -O0 -o heapC heap-corruption.cc -lmcheck
$ MALLOC_CHECK_=2 ./heapC
block freed twice
Aborted

MALLOC_CHECK_ 环境变量控制如何检测堆破坏的情况。0：所有检测到的情况都被忽略; 1:将检测到的错误信息打印到 stderr; 2: 如果检测到被破坏则调用 abort() 终止程序。可以设置为3,表示同时执行 1 和 2 的动作。

参考链接