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
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。
如何处理
事实上,在程序运行时来解决这些问题,显然要麻烦得多,所以我们希望能够在开发程序时就发现并解决这些问题。下面介绍一些可用的自由软件。
工具一:垃圾回收器(GC)
在GCC(下载)工具包中,有一个“垃圾回收器(GC)”,它可以轻松检测并且修正很多的内存问题。目前该项目由HP的Hans-J.Boehm负责。
使用的技术
GC使用的是名为Boehm-Demers-Weiser的可以持续跟踪内存定位的技术。它的算法通过使用标准的内存定位函数来实现。程序使用这些函数进行编译,然后执行,算法就会分析程序的操作。该算法非常著名并且比较容易理解,不会导致问题或者对程序有任何干扰。
性能
该工具有很好的性能,故可以有效提高程序效率。其代码非常少并且可以直接在GCC中使用。
该工具没有界面,使用起来比较困难,所以要想掌握它还是要花一些工夫的。一些现有的程序很有可能无法使用这个编辑器进行配置。此外,为了让所有的调用能被捕获,所有的内存调用(比如malloc()和free())都必须要使用由GC提供的相应函数来代替。我们也可以使用宏来完成这一工作,但还是觉得不够灵活。