C++/Windows：如何报告内存不足异常（bad_alloc）？

Question

我目前正在为 Windows MSVC++ (9.0) 应用程序开发基于异常的错误报告系统（即异常结构和类型/继承、调用堆栈、错误报告和日志记录等）。

我现在的问题是：如何正确报告和记录内存不足错误？

发生此错误时，例如作为new 操作抛出的bad_alloc，可能有许多“功能”不可用，主要涉及进一步的内存分配。通常，如果异常已被抛出到一个库中，我会将其传递给应用程序，然后使用消息框和错误日志文件来报告和记录它。另一种方法（主要用于服务）是使用 Windows 事件日志。
我遇到的主要问题是组合错误消息。 为了提供一些错误信息，我想定义一个静态错误消息（可能是字符串文字，最好是消息文件中的条目，然后使用 FormatMessage）并包含一些运行时信息，例如调用堆栈。
此用途所需的功能/方法要么

• STL (std::string, std::stringstream, std::ofstream)
• CRT (swprintf_s, fwrite)
• 或 Win32 API (StackWalk64, MessageBox, FormatMessage, ReportEvent, WriteFile)

除了在 MSDN 上记录之外，它们在 Windows 中都更多（Win32）或更少（STL）封闭源代码，所以我真的不知道它们在低内存问题下的行为。

为了证明可能有问题，我写了一个微不足道的小应用程序引发了 bad_alloc：

int main()
{
    InitErrorReporter();  

    try
    {
        for(int i = 0; i < 0xFFFFFFFF; i++)
        {
            for(int j = 0; j < 0xFFFFFFFF; j++)
            {
                char* p = new char;
            }
        }
    }catch(bad_alloc& e_b)
    {
        ReportError(e_b);
    }

    DeinitErrorReporter();

    return 0;
}

运行了两个没有附加调试器的实例（在版本配置中，VS 2008），但“没有发生任何事情”，即我在错误报告中内部使用的 ReportEvent 或 WriteFile 中没有错误代码。然后，启动一个带调试器和一个不带调试器的实例，并让它们尝试通过在 ReportError 行上使用断点一个接一个地报告错误。对于附加了调试器的实例，这工作得很好（正确报告并记录了错误，即使使用 LocalAlloc 没有问题）！但是 taskman 表现出一种奇怪的行为，在应用程序退出之前释放了大量内存，我想是在抛出异常时。

请考虑可能有多个进程 [edit] 和多个线程 [/edit] 消耗大量内存，因此释放预分配的堆空间不是一个安全的解决方案，以避免要报告的进程的内存不足环境错误。

提前谢谢你！

Answer 1

“正在释放预先分配的堆空间...”。这正是我在阅读您的问题时所想的。但我觉得你可以试试。每个进程都有自己的虚拟内存空间。由于另一个进程消耗大量内存，如果整个计算机都在工作，这仍然可以工作。

Answer 2

• 预分配您需要的缓冲区
• 静态链接并使用 _beginthreadex 而不是 CreateThread（否则，CRT 函数可能会失败）- 或者 -- 自己实现字符串 concat / i2a
• 使用 MessageBox (MB_SYSTEMMODAL | MB_OK) MSDN 在报告 OOM 条件时提到了这一点（一些 MS 博主按预期描述了这种行为：消息框不会分配内存。）

日志记录更难，至少，日志文件需要已经打开。

最好使用FILE_FLAG_NO_BUFFERING 和FILE_FLAG_WRITE_THROUGH，以避免任何缓冲尝试。第一个要求写入并且您的内存缓冲区是扇区对齐的（即您需要查询GetDiskFreeSpace，以此对齐您的缓冲区，并且只写入“扇区大小的倍数”文件偏移量，并且写入扇区大小的倍数的块中。我不确定这是否有必要或有帮助，但是很难模拟 每个 分配失败的系统范围的 OOM。

Answer 3

请考虑可能有多个进程消耗大量内存，因此释放预分配的堆空间不是一种安全的解决方案，以避免要报告错误的进程处于低内存环境。

在 Windows（和其他现代操作系统）下，每个进程都有自己的地址空间（也称为内存），与其他所有正在运行的进程分开。所有这些都与机器中的文字 RAM 分开。操作系统已将进程地址空间虚拟化为远离物理 RAM。

这就是 Windows 能够将进程使用的内存推送到硬盘上的页面文件中的方式，而这些进程并不知道发生了什么。

这也是单个进程如何分配比机器拥有的物理 RAM 更多的内存但仍然运行的方式。例如，在具有 512MB RAM 的机器上运行的程序仍然可以分配 1GB 内存。 Windows 无法同时将所有内容保存在 RAM 中，而其中一些内容将保存在页面文件中。但程序不会知道。

因此，如果一个进程分配内存，它不会导致另一个进程使用更少的内存。每个过程都是独立的。

每个进程只需要关心自己。因此，释放预先分配的内存块的想法实际上是非常可行的。

Answer 4

您不能使用 CRT 或 MessageBox 函数来处理 OOM，因为它们可能需要内存，正如您所描述的。唯一真正安全的做法是在启动时分配一块内存，您可以将信息写入其中并打开文件或管道的句柄，然后在 OOM 退出时将 WriteFile 写入它。