android 如何分析应用的内存（九）

接上文，在前面文章中，介绍了bionic库提供的各种功能，其中包括：

自定义的malloc
malloc hook
malloc debug

接下来，介绍的是bionic库提供的libc回调功能，它可以通过代码获得所有的内存分配情况。

前情提要：在使用libc回调的时候，依然需要打开malloc的调试功能，见上一篇文章中的如何启用malloc debug
android 如何分析应用的内存（八）

libc回调

无论是Android 7.0之前，还是Android 7.0之后，bionic库都提供了一个回调接口，用于获取对应的分配信息。如下：

extern "C" void get_malloc_leak_info(uint8_t** info, size_t* overall_size, size_t* info_size, size_t* total_memory, size_t* backtrace_size);

其中，info包含所有的分配信息。overall_size是info的大小。而info_size是表示info中的每个项的大小，如果为0，则表示没有内存被跟踪。total_memory是当前时刻所有已经分配的memory大小，它不会包含libc库自己使用的内存大小。backtrace_size是最大的栈帧数。

info的格式如下：

size_t size_of_original_allocation ## 原始分配的大小,注意，这个数值的31位为1时，表示是从zygote进程的子进程分配的。比如应用程序
size_t num_allocations ## 分配了多少个，即具有相同调用栈和分配大小的个数。在android 7.0时，这个值被错误的设置成了堆栈指针的个数。
uintptr_t pc1 ## 分配时对应堆栈的pc指针
uintptr_t pc2
uintptr_t pc3
.
.
.

有多少个分配，则可以通过overall_size除以info_size获得。pc1，pc2，pc3的个数则由backtrace_size决定。如果堆栈指针个数小于最大值，剩下的位置为0.

注意：对于32位系统，size_t和uintptr_t 都是4个字节。而64位系统则为8个字节

使用完get_malloc_leak_info之后，需要调用

extern "C" void free_malloc_leak_info(uint8_t* info);

将返回的info进行释放。

libc回调举例

首先在必要的位置，声明函数如下：

extern "C" void get_malloc_leak_info(uint8_t** info, size_t* overall_size, size_t* info_size, size_t* total_memory, size_t* backtrace_size);
extern "C" void free_malloc_leak_info(uint8_t* info);

然后在必要的地方，调用对应的函数，如下：

uint8_t* info = nullptr;
size_t overall_size = 0;
size_t info_size = 0;
size_t total_memory= 0;
size_t backtrace_size = 0;get_malloc_leak_info(&info,&overall_size,&info_size,&total_memory,&backtrace_size);

需要注意的是，上面两个函数的定义在libc库中，因此在编译的时候，需要链接libc库。针对Cmake和Android.mk增加如下代码：

## cmake代码
set(LINK_FLAGS    "-lc")
set(CMAKE_SHARED_LINKER_FLAGS "${LINK_FLAGS}")

## makefile代码
LOCAL_LDLIBS            := -lc

在运行的时候，可能提示，没有libc++_shared.so库，因此将这个标准库放入即可。如下图
在这里插入图片描述

然后将info中的数据输出。如下：

ALOGD("overall_size %zu info_size %zu",overall_size,info_size);
for(size_t i=0;i<overall_size/info_size ;i++){//获取第i个分配项auto buffer = info + info_size*i;//获取正确的大小，处理掉第31位auto size = *(size_t *)buffer & ~(0x1 << 31);ALOGD("#-------这是第%zu个分配，原始分配大小%zu，分配个数%zu",i,size,*(size_t *)(buffer+sizeof(size_t)));//获取堆栈头指针auto pc = (uintptr_t *)(buffer+sizeof(size_t)*2);//定义一个缓存位置，并初始化char out[1024*backtrace_size];for(size_t l=0;l<1024*backtrace_size;++l){out[l] = '\0';}//解析堆栈指针，并将解析结果放入out中dumpBacktraceIndex(out,(intptr_t *)pc,backtrace_size);//输出解析结果到log中std::ostringstream tempString;for(size_t k = 0;k<1024*backtrace_size;k++){if(out[k] != '$'){tempString << out[k];}else{ALOGD("%s",tempString.str().c_str());tempString.str("");tempString.clear();}}ALOGD("#-------这是第%zu个分配,完成",i);
}

其中，dumpBacktraceIndex函数，即我们在
android 如何分析应用的内存（六）——自定义malloc中提及的Debug类中的函数。

如下：

void dumpBacktraceIndex(char *out, intptr_t *buffer, size_t count) {for (size_t idx = 0; idx < count; ++idx) {intptr_t addr = buffer[idx];const char *symbol = "      ";const char *dlfile = "      ";void * baseA = NULL;char temp[50];Dl_info info;info.dli_fbase = NULL;if (dladdr((void *) addr, &info)) {if (info.dli_sname) {symbol = info.dli_sname;}if (info.dli_fname) {dlfile = info.dli_fname;}if(info.dli_fbase){baseA = info.dli_fbase;}} else {strcat(out, "#                          ");strcat(out,"$");continue;}memset(temp, 0, sizeof(temp));sprintf(temp, "%zu", idx);strcat(out, "#");strcat(out, temp);strcat(out, ": ");memset(temp, 0, sizeof(temp));sprintf(temp, "%p", (void *) addr);strcat(out, temp);strcat(out, "  ");memset(temp, 0, sizeof(temp));sprintf(temp, "%p", (void *) ((long)addr -  (long )baseA));strcat(out, temp);strcat(out, "  ");strcat(out, symbol);strcat(out, "      ");strcat(out, dlfile);strcat(out, "$");}
}

libc回调举例

为了测试libc是否能够正常工作，在适当的地方故意做如下操作：

auto *p = new int[41024*4];
p[1] = 12354;
auto *p1 = new int;
*p1 = 2345678;

然后触发libc回调，得到如下的log。如下图
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

除此之外，还能看到其他的分配，如下图

在这里插入图片描述

实际使用中，可通过监控total_memory来判断是否存在内存泄漏。然后再分析info中的所有分配，来查看具体的泄漏点。同时，可以对分配的数据，进行大小排序，而达到查看的目的。

事实上，部分Android的内存分析工具，就是通过libc回调实现的。

注意：上诉所有例子，都是在Android 8.1上测试。同时，存在部分国内的Android版本，无法使用malloc调试和libc回调。此时，若要进行内存分析，可更换Android 设备。

至此，libc回调介绍完毕。

除了通过libc回调收集内存分配信息以外，还可以通过malloc info收集以及libmemunreachable收集，将会在下一小节中介绍