项目背景

现实困境

做C、C++开发的朋友应该都知道，C、C++中的内存是手动管理的，手动内存管理是一把双刃剑，虽然提供了极致性能，但可能由于开发者的一点点疏忽，就导致内存泄露。据非官方统计，全球每年因内存泄露导致的系统崩溃事故超过120万次。

C、C++开发者面临以下痛点时经常束手无策：

幽灵式内存泄露：程序运行数天后，出现内存耗尽，因为程序是一点点释放的，不太容易发现具体问题所在。
多线程竞态问题：死锁导致的服务假死，并且不好复现。

现有方案的局限

传统工具，Asan、valgrind、gdb功能非常强大，可以检测基本的问题，但也恰恰是因为功能太过丰富且强大，所以性能损耗非常高，无法用于线上环境，并且难以捕获随机出现的死锁场景。

项目目标

开发一个零侵入、高性能、全维度的运行时诊断系统：

内存监控：可以实时追踪每个内存块的完整生命周期。
死锁检测：可以检测出死锁，并能检测出哪个线程的哪几把锁出现了死锁，哪个线程由于等待的哪把锁而出现的死锁，可以精确关联源代码位置。
内存泄露检测：可以检测出具体哪块内存出现了泄露，并精确关联到源代码位置。

项目介绍

整体架构如图：

内存检测

直接看代码，下面代码会发生内存泄露：

extern "C"int TestMemoryLeak() {  int *ptr = (int *)malloc(100);  printf("TestMemoryLeak: %p\n", ptr);  free(ptr);  return 0; }  extern"C"int TestMemoryLeak2() {  int *ptr = (int *)malloc(110);  printf("TestMemoryLeak2: %p\n", ptr);  int *p = newint[10];   auto q = std::make_unique<int>(10);  return 0; }

集成了工具后：

int main() {  OpenDynamicExample();  MemoryDetector detect("/mnt/d/project/camping/detector/libdynamic_example.so");   detect.StartTracking();   UseDynamicExample();   detect.StopTracking(); // 会打印 lib1.so 的内存使用情况  CloseDynamicExample();   return 0; }

直接就可以检测这个动态库的内存情况：

本工具可以检测出程序申请了多少内存，申请了多少块内存，以及具体哪里发生了内存泄露，可以精确到具体的源代码位置。

它不仅可以检测malloc、free申请和释放的内存，即便是C++的new、delete、new[]、delete[]、std::make_unique、std::make_shared，也可以，不管程序是通过哪种方式申请和释放的内存，只要发生了内存泄露，工具都可以检测到。

整体采用Hook方案，基本流程如图：

死锁检测

看这段发生死锁的代码：

static void *ThreadFunc1(void *) {  pthread_mutex_lock(&mutexA);  std::cout << "Thread 1: Locked A\n";  sleep(1);   std::cout << "Thread 1: Trying to lock B\n";  pthread_mutex_lock(&mutexB);  std::cout << "Thread 1: Locked B\n";   pthread_mutex_unlock(&mutexB);  pthread_mutex_unlock(&mutexA);  return nullptr; }  static void *ThreadFunc2(void *) {  pthread_mutex_lock(&mutexB);  std::cout << "Thread 2: Locked B\n";  sleep(1);   std::cout << "Thread 2: Trying to lock A\n";  pthread_mutex_lock(&mutexA);  std::cout << "Thread 2: Locked A\n";   pthread_mutex_unlock(&mutexA);  pthread_mutex_unlock(&mutexB);  return nullptr; }  static void *ThreadFunc3(void *) {  std::mutex mtx;  std::cout << "Thread 3: Trying to lock mutex\n";  mtx.lock();  std::cout << "Thread 3: Locked mutex\n";  sleep(1);  mtx.unlock();  return nullptr; }  // 导出的函数，用于创建死锁场景 static void CreateDeadlock() {  pthread_t t1, t2, t3;  pthread_attr_t attr;   // 初始化线程属性  pthread_attr_init(&attr);  pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);   // 创建分离的线程  pthread_create(&t1, &attr, ThreadFunc1, nullptr);  pthread_create(&t2, &attr, ThreadFunc2, nullptr);  pthread_create(&t3, &attr, ThreadFunc3, nullptr);   // 销毁线程属性  pthread_attr_destroy(&attr);   // 等待一段时间让死锁发生  sleep(3); }

从代码中可以看到，Thread1和Thread2会发生死锁，集成工具后：

LockHook lock_hook("./libdynamic_example.so"); if (!lock_hook.StartTracking()) {  std::cerr << "Failed to start lock tracking\n";  dlclose(handle);  return 1; } lock_hook.StopTracking();