VS2012编译器奇怪的内存释放问题

Question

我有一个VS2012编译器的奇怪问题，似乎没有出现在GCC中。 解除分配过程最终需要几分钟而不是几秒钟。 有人对此有任何意见吗？ 步调试显示在调用RtlpCollectFreeBlocks（）时显着挂起。 我在调试和发布模式下都有这个问题。 我正在运行Windows 7 32位，但我在64位7上遇到了同样的问题。

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <stdint.h>
#include <cstdlib>

#define SIZE 500000

using namespace std;

typedef struct
{
    uint32_t* thing1;
}collection;

/*
 * VS2012 compiler used.
 * Scenarios: 
 *  1) Don't allocate thing1. Program runs poorly.
 *  2) Allocate thing1 but don't delete it. Program runs awesome.
 *  3) Allocate thing1 and delete it. Program runs poorly.
 * 
 * Debug or Release mode does not affect outcome. GCC's compiler is fine.
 */
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    collection ** colArray = new collection*[SIZE];

    for(int i=0;i<SIZE;i++)
    {
        collection * mine = new collection;
        mine->thing1 = new uint32_t; // Allocating without freeing runs fine. Either A) don't allocate or B) allocate and delete to make it run slow.
        colArray[i] = mine;
    }

    cout<<"Done with assignment\n";

    for(int i=0;i<SIZE;i++)
    {
        delete(colArray[i]->thing1); // delete makes it run poorly.
        delete(colArray[i]);

        if(i > 0 && i%100000 == 0)
        {
            cout<<"100 thousand deleted\n";
        }
    }
    delete [] colArray;

    cout << "Done!\n";
    int x;
    cin>>x;
}

Answer 1

您所看到的性能影响来自Windows调试堆功能，即使在发布版本中，它在启用自身方面也有一点隐秘性。

我冒昧地构建了一个更简单程序的64位调试图像，然后发现了这个：

• msvcr110d.dll！_CrtIsValidHeapPointer（const void * pUserData = 0x0000000001a8b540）
• msvcr110d.dll！_free_dbg_nolock（void * pUserData = 0x0000000001a8b540，int nBlockUse = 1）
• msvcr110d.dll！_free_dbg（void * pUserData = 0x0000000001a8b540，int nBlockUse = 1）
• msvcr110d.dll！operator delete（void * pUserData = 0x0000000001a8b540）

我特别感兴趣的是msvcr110d.dll!_CrtIsValidHeapPointer的主体，结果是：

if (!pUserData)
    return FALSE;

// Note: all this does is checks for null    
if (!_CrtIsValidPointer(pHdr(pUserData), sizeof(_CrtMemBlockHeader), FALSE))
    return FALSE;

// but this is e-x-p-e-n-s-i-v-e
return HeapValidate( _crtheap, 0, pHdr(pUserData) );

HeapValidate()调用是残酷的。

好的，也许我会在调试版本中期待这个。 但肯定不会发布。 事实证明，这会变得更好，但看看调用堆栈：

• ntdll.dll中！RtlDebugFreeHeap（）
• ntdll.dll！string“启用堆调试选项\\ n”（）
• ntdll.dll中！RtlFreeHeap（）
• KERNEL32.DLL！HeapFree（）
• msvcr110.dll！free（void * pBlock）

这很有趣，因为当我先运行它，然后使用IDE（或WinDbg）连接到正在运行的进程而不允许它控制执行启动环境时，此调用栈将停止在ntdll.dll!RtlFreeHeap() 。 换句话说，不会在IDE RtlDebugFreeHeap外部运行。 但为什么？？

我心里想， 不知怎的 ，调试器正在翻转一个开关来启用堆调试。 在做了一些挖掘后，我发现“switch”是调试器本身。 如果正在运行的进程由调试器生成，则Windows使用特殊的调试堆函数（ RtlDebugAllocHeap和RtlDebugFreeHeap ）。 这篇来自MSDN on WinDbg的手册页 ，以及有关Windows下调试的其他有趣内容：

从使用WinDbg调试用户模式进程

调试器创建的进程（也称为生成进程）的行为与调试器未创建的进程略有不同。

调试器创建的进程使用特殊的调试堆，而不是使用标准堆API。 您可以使用_NO_DEBUG_HEAP环境变量或-hd命令行选项强制生成的进程使用标准堆而不是调试堆。

现在我们到了某个地方。 为了测试这个，我简单地放了一个sleep() ，给我一个适当的时间来附加调试器，而不是用它生成进程，然后让它以它的快乐方式运行。 果然，如前所述，它全速前进。

基于该文章的内容，我可以自由更新我的发布模式构建，以在我的项目文件的执行环境设置中定义_NO_DEBUG_HEAP=1 。 我显然仍然对调试版本中的粒度堆活动感兴趣，因此这些配置保持原样。 执行此操作后，我在VS2012（和VS2010）下运行的版本的整体速度大大加快，我邀请您尝试。