本文將介紹內存泄漏的檢測方法以及現在可以使用的工具。針對內存泄漏的問題，本文提供足夠的信息，使我們能夠在不同的工具中做出選擇。

內存泄漏

在此，談論的是程序設計中內存泄漏和錯誤的問題，不過，并不是所有的程序都有這一問題。首先，泄漏等一些內存方面的問題在有的程序語言中是不容易發生的。這些程序語言一般都認為內存管理太重要了，所以不能由程序員來處理，***還是由程序語言設計者來處理這些問題，這樣的語言有Perl、Java等等。

然而，在一些語言(最典型的就是C和C++)中，程序語言的設計者也認為內存管理太重要，但必需由開發人員自己來處理。內存泄漏指的是程序員動態分配了內存，但是在使用完成后卻忘了將其釋放。除了內存泄漏以外，在開發人員自己管理內存的開發中，緩沖溢出、懸擺指針等其它一些內存的問題也時有發生。

問題緣何產生

為了讓程序能夠處理在編譯時無法預知的數據占用內存的大小，所以程序必需要從操作系統實時地申請內存，這就是所謂的動態內存。這時候，就會出現程序申請到內存塊并且使用完成后，沒有將其歸還給操作系統的錯誤。更糟的情況是所獲取的內存塊的地址丟失，從而系統無法繼續識別、定位該內存塊。還有其它的問題，比如試圖訪問已經釋放的指針(懸擺指針)，再如訪問已經被使用了的內存(內存溢出)的問題。

后果不容忽視

對于那些不常駐內存的程序來說，由于執行過程很短，所以即使有漏洞可能也不會導致特別嚴重的后果。不過對于一些常駐內存的程序(比如Web服務器Apache)來說，如果出現這樣的問題，后果將非常嚴重。因為有問題的程序會不斷地向系統申請內存，并且不釋放內存，最終可能導致系統內存耗盡而導致系統崩潰。此外，存在內存泄漏問題的程序除了會占用更多的內存外，還會使程序的性能急劇下降。對于服務器而言，如果出現這種情況，即使系統不崩潰，也會嚴重影響使用。

懸擺指針會導致一些潛在的隱患，并且這些隱患不容易暴發。它非常不明顯，因此很難被發現。在這三種存在的問題形式中，緩沖溢出可能是最危險的。事實上，它可能會導致很多安全性方面的問題(一個安全的程序包含很多要素，但是最重要的莫過于小心使用內存)。正如上面所述，有時也會發生同一內存塊被多次返還給系統的問題，這顯然也是程序設計上的錯誤。一個程序員非常希望知道在程序運行的過程中，使用內存的情況，從而能夠發現并且修正問題。

如何處理

現在已經有了一些實時監測內存問題的技術。內存泄漏問題可以通過定時地終止和重啟有問題的程序來發現和解決。在比較新的Linux內核版本中，有一種名為OOM(Out Of Memory )殺手的算法，它可以在必要時選擇執行Killed等程序。懸擺指針可以通過定期對所有已經返還給系統的內存置零來解決。解決內存溢出問題的方法則多種多樣。

事實上，在程序運行時來解決這些問題，顯然要麻煩得多，所以我們希望能夠在開發程序時就發現并解決這些問題。下面介紹一些可用的自由軟件。

工具一：垃圾回收器(GC)

在GCC(下載)工具包中，有一個“垃圾回收器(GC)”，它可以輕松檢測并且修正很多的內存問題。目前該項目由HP的Hans-J.Boehm負責。

使用的技術

GC使用的是名為Boehm-Demers-Weiser的可以持續跟蹤內存定位的技術。它的算法通過使用標準的內存定位函數來實現。程序使用這些函數進行編譯，然后執行，算法就會分析程序的操作。該算法非常著名并且比較容易理解，不會導致問題或者對程序有任何干擾。

性能

該工具有很好的性能，故可以有效提高程序效率。其代碼非常少并且可以直接在GCC中使用。

該工具沒有界面，使用起來比較困難，所以要想掌握它還是要花一些工夫的。一些現有的程序很有可能無法使用這個編輯器進行配置。此外，為了讓所有的調用能被捕獲，所有的內存調用(比如malloc()和free())都必須要使用由GC提供的相應函數來代替。我們也可以使用宏來完成這一工作，但還是覺得不夠靈活。

結論

如果你希望能夠有跨平臺(體系結構、操作系統)的解決方案，那么就是它了。

工具二：Memprof

Memprof（下載）是一個非常具有吸引力且非常易于使用的軟件，它由Red Hat的Owen Talyor創立。這個工具是用于GNOME前端的Boehm-Demers-Weiser垃圾回收器。

使用的技術

就其核心技術來說，Memprof和上面提到的GC沒有什么本質的不同。不過在實現這一功能時，它是從程序中捕獲所有的內存請示并且實時將其重定位到垃圾回收器。

性能

該工具的性能非常不錯，其GUI設計得也不錯(如圖1所示)。這個工具直接就可以執行，并且其工作起來無需對源代碼進行任何修改。在程序執行時，這個工具會以圖形化的方式顯示內存的使用情況，以幫助你了解程序運行過程中內存的申請情況（如圖1）。

圖1 Memprof的GUI

該工具目前只能運行于x86和PPC體系結構之上的Linux系統之中。如果你需要用于其它的平臺，應該想想使用其它的工具。該工具不是GTK應用程序，所以需要一個完整的GNOME環境。這樣就使得其不能靈活用于所有的地方。此外，該工具的開發工作進展得也比較緩慢(現在是0.4.1版)。

如果你喜歡GUI工具并且不介意只能用于Linux以及GNOME之下，該工具應該可以說是非常不錯。

工具三：Valgrind

Valgrind(http://developer.kde.org/~sewardj/)是一個致力于解決所有內存問題的程序，而內存泄漏只不過是其中的問題之一而已。該工具的開發人員是Julian Seward(以Bzip2和Cacheprof而聞名)。該工具宣稱自己“是專門致力于解決x86 Linux中開放源代碼的內存問題”，事實上，它的確做到了自己的宣言。此外，它還可以描述CPU緩存的使用情況，不過這一功能并不常用。

使用的技術

在這個程序中使用的技術非常復雜，不過其文檔非常豐富和完整http://developer.kde.org/~sewardj/docs/techdocs.html)。程序分配的每一字節的內存都被一個有九位的狀況字跟蹤，其目的是用于識別其意圖。這種做法大大加重了系統的負擔。

性能

這個工具是我們這兒介紹的三款中性能最差的一個，原因是顯而易見的。該工具提供的信息細節是三個工具中最豐富的，因而速度也是最慢的。除了一些常見的問題外，該工具還可以發現內存其它的一些問題，甚至一些POSIX線程方面的問題。緩沖的信息對于大部分程序來說似乎沒有必要，不過它是一個查看程序性能的很好方式。對于Valgrind來說，值得一提的就是其開發速度非常快，其開發社團也非常活躍。事實上，在Valgrind的主頁上作者甚至有一句話：“如果你在使用Valgrind過程中有任何問題，請不要介意，給我發郵件吧”。

不過，該工具是專門用于x86的。其界面是純命令行方式，但是其可用性非常好。該工具可以直接在二進制下運行，所以在使用時并不需要對其進行重新編譯。不過要熟練掌握它，還是需要使用者進行一番努力的。此外，雖然該工具曾經使用于Mozilla、OpenOffice等一些大的線程程序，但該工具對線程的支持并不完善。我想如果該工具要是有一個GUI界面，將會贏得更多人的青睞。

結論

如果你使用x86，對自己的代碼非常了解并且不介意使用命令行方式，那么這個程序將是你的至愛。

如果我在此介紹的三款工具你都不喜歡，那也沒有關系，可在下面站點中找到很多檢測內存錯誤的工具：http://www.sslug.dk/emailarkiv/bog/2001_08/msg00030.html。此外，還有一些商業工具，比如Purify、Geodesic等。在此就不詳細介紹。