让内存不再泄漏的实用技巧

　　本文将介绍内存泄漏的检测方法以及现在可以使用的工具。针对内存泄漏的问题，本文提供足够的信息，使我们能够在不同的工具中做出选择。

　　内存泄漏

　　在此，谈论的是程序设计中内存泄漏和错误的问题，不过，并不是所有的程序都有这一问题。首先，泄漏等一些内存方面的问题在有的程序语言中是不容易发生的。这些程序语言一般都认为内存管理太重要了，所以不能由程序员来处理，最好还是由程序语言设计者来处理这些问题，这样的语言有Perl、Java等等。

　　然而，在一些语言(最典型的就是C和C++)中，程序语言的设计者也认为内存管理太重要，但必需由开发人员自己来处理。内存泄漏指的是程序员动态分配了内存，但是在使用完成后却忘了将其释放。除了内存泄漏以外，在开发人员自己管理内存的开发中，缓冲溢出、悬摆指针等其它一些内存的问题也时有发生。

　　问题缘何产生

　　为了让程序能够处理在编译时无法预知的数据占用内存的大小，所以程序必需要从操作系统实时地申请内存，这就是所谓的动态内存。这时候，就会出现程序申请到内存块并且使用完成后，没有将其归还给操作系统的错误。更糟的情况是所获取的内存块的地址丢失，从而系统无法继续识别、定位该内存块。还有其它的问题，比如试图访问已经释放的指针(悬摆指针)，再如访问已经被使用了的内存(内存溢出)的问题。

　　后果不容忽视

　　对于那些不常驻内存的程序来说，由于执行过程很短，所以即使有漏洞可能也不会导致特别严重的后果。不过对于一些常驻内存的程序(比如Web服务器Apache)来说，如果出现这样的问题，后果将非常严重。因为有问题的程序会不断地向系统申请内存，并且不释放内存，最终可能导致系统内存耗尽而导致系统崩溃。此外，存在内存泄漏问题的程序除了会占用更多的内存外，还会使程序的性能急剧下降。对于服务器而言，如果出现这种情况，即使系统不崩溃，也会严重影响使用。

　　悬摆指针会导致一些潜在的隐患，并且这些隐患不容易暴发。它非常不明显，因此很难被发现。在这三种存在的问题形式中，缓冲溢出可能是最危险的。事实上，它可能会导致很多安全性方面的问题(一个安全的程序包含很多要素，但是最重要的莫过于小心使用内存)。正如上面所述，有时也会发生同一内存块被多次返还给系统的问题，这显然也是程序设计上的错误。一个程序员非常希望知道在程序运行的过程中，使用内存的情况，从而能够发现并且修正问题。

　　性能

　　该工具的性能非常不错，其GUI设计得也不错(如图1所示)。这个工具直接就可以执行，并且其工作起来无需对源代码进行任何修改。在程序执行时，这个工具会以图形化的方式显示内存的使用情况，以帮助你了解程序运行过程中内存的申请情况（如图1）。

图1 Memprof的GUI

　　该工具目前只能运行于x86和PPC体系结构之上的Linux系统之中。如果你需要用于其它的平台，应该想想使用其它的工具。该工具不是GTK应用程序，所以需要一个完整的GNOME环境。这样就使得其不能灵活用于所有的地方。此外，该工具的开发工作进展得也比较缓慢(现在是0.4.1版)。

　　结论

　　如果你喜欢GUI工具并且不介意只能用于Linux以及GNOME之下，该工具应该可以说是非常不错。

　　工具三：Valgrind

　　Valgrind(http://developer.kde.org/~sewardj/)是一个致力于解决所有内存问题的程序，而内存泄漏只不过是其中的问题之一而已。该工具的开发人员是Julian Seward(以Bzip2和Cacheprof而闻名)。该工具宣称自己“是专门致力于解决x86 Linux中开放源代码的内存问题”，事实上，它的确做到了自己的宣言。此外，它还可以描述CPU缓存的使用情况，不过这一功能并不常用。

　　使用的技术

　　在这个程序中使用的技术非常复杂，不过其文档非常丰富和完整(http://developer.kde.org/~sewardj/docs/techdocs.html)。程序分配的每一字节的内存都被一个有九位的状况字跟踪，其目的是用于识别其意图。这种做法大大加重了系统的负担。

　　性能

　　这个工具是我们这儿介绍的三款中性能最差的一个，原因是显而易见的。该工具提供的信息细节是三个工具中最丰富的，因而速度也是最慢的。除了一些常见的问题外，该工具还可以发现内存其它的一些问题，甚至一些POSIX线程方面的问题。缓冲的信息对于大部分程序来说似乎没有必要，不过它是一个查看程序性能的很好方式。对于Valgrind来说，值得一提的就是其开发速度非常快，其开发社团也非常活跃。事实上，在Valgrind的主页上作者甚至有一句话：“如果你在使用Valgrind过程中有任何问题，请不要介意，给我发邮件吧”。

　　不过，该工具是专门用于x86的。其界面是纯命令行方式，但是其可用性非常好。该工具可以直接在二进制下运行，所以在使用时并不需要对其进行重新编译。不过要熟练掌握它，还是需要使用者进行一番努力的。此外，虽然该工具曾经使用于Mozilla、OpenOffice等一些大的线程程序，但该工具对线程的支持并不完善。我想如果该工具要是有一个GUI界面，将会赢得更多人的青睐。

　　结论

　　如果你使用x86，对自己的代码非常了解并且不介意使用命令行方式，那么这个程序将是你的至爱。

　　如果我在此介绍的三款工具你都不喜欢，那也没有关系，可在下面站点中找到很多检测内存错误的工具：http://www.sslug.dk/emailarkiv/bog/2001_08/msg00030.html。此外，还有一些商业工具，比如Purify、Geodesic等。在此就不详细介绍。