堆破坏(Heap Corruption)和Gflags_堆损坏 内存 排查

什么是Heap Corruption

 堆破坏是内存破坏的一种，简单来说就是由于程序的错误导致堆内存被意外改写，典型的情况包括：

1. 申请了N个Bytes的内存，却试图写入> N个Bytes的内容；
2. 向已经释放的内存位置写入内容；

Heap Corruption的危害

把不属于自己的内存块的内容改写掉，危害是很显然的。更要命的是，Heap Corruption的问题往往很难排查，因为：

1. 每次运行表现出来的现象可能不一样；
2. Debug版和Release版表现可能不一样；
3. 问题暴露的地方和问题引入的地方可能相差很远，两者逻辑上没有必然联系；

PageHeap检测Heap Corruption的原理

PageHeap工具可以在运行时检测Heap Corruption，其基本原理是在我们分配的内存块前后加上一些额外信息，这些额外信息用以检测是否出现越界写的情况。PageHeap分为Full模式和Normal模式：

1. Full模式：在我们分配的每个内存块尾上加一页non-accessible page。Full模式的好处是“Sudden Death”，即在问题发生的点上立马Access Violation，易于Debugging。坏处是大量消耗内存。

2. Normal模式：在我们分配的每个内存块前后加少量的填充字段。Normal模式的好处是内存消耗较少。坏处是只有在释放内存时才会检测出Heap Corruption，Debugging难度还是比较大。

PageHeap的使用方法

大家在WinDbg的安装路径下，可以看到gflags.exe这个工具，gflags集成了pageheap的功能。Gflags可以以GUI方式或Console方式运行，但是GUI方式只能启用PageHeap的Full模式，所以建议大家通过Console方式来使用gflags（以Run As Administrator方式打开Cmd窗口运行gflags）。

几条基本命令如下：

Gflags.exe /p /enable dest.exe

Gflags.exe /p /disable dest.exe

Gflags.exe /p

具体使用方法可以在WinDbg的帮助文档中搜索PageHeap，或在命令行模式下gflags /p /?

其他相关工具

除了gflags\pageheap之外，Application Verifier也可以用来检测Heap Corruption问题。Application Verifier也包含了其他很多运行时检查项，大家可以在工作中按需使用。Application Verifier的问题是它不支持托管代码。

写程序过程中预防Heap Corruption

PageHeap、Application Verifier或其他的运行时检查工具其实都是事后诸葛亮；对我们来说更重要的是在每天写程序的过程中就控制住，不给Heap Corruption机会。控制方法不止一种，就我们目前的情况来说，有两点是可以立即做的：

1. Klocwork静态代码检查：Klocwork不能帮我们查出所有的Heap Corruption，但实践证明还是能查出一部分的；
2. 使用安全的函数：就是xxx_s，如memcpy_s等；对于我们自己写的涉及内存操作的函数，也应设计成安全的。