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內(nèi)存泄露問題是軟件開發(fā)中常見的一個問題。當(dāng)一個程序在運行過程中動態(tài)分配內(nèi)存卻沒有釋放，這部分內(nèi)存即被稱為“泄露”，程序占用的內(nèi)存空間不斷增加，導(dǎo)致程序最終耗盡系統(tǒng)所有的內(nèi)存資源，稱為內(nèi)存泄露。內(nèi)存泄露問題對于程序的性能和穩(wěn)定性都會有很大的影響，因此需要對其進(jìn)行排查和修復(fù)。
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Linux 是一種開源的操作系統(tǒng)，多數(shù)程序員和服務(wù)器都會選擇使用它。Linux系統(tǒng)具有開放性和自由性，有很高的擴(kuò)展性，因此可以用來開發(fā)各種類型的應(yīng)用程序。這篇文章將介紹在Linux系統(tǒng)上如何找出內(nèi)存泄露的原因并修復(fù)它。
一、了解內(nèi)存泄露
在開始排查內(nèi)存泄露問題之前，必須要了解內(nèi)存泄露的性質(zhì)和原因。當(dāng)程序在運行時，會根據(jù)程序需要動態(tài)分配內(nèi)存。一般情況下，程序在使用完這段內(nèi)存后會將其釋放，以便再次使用。但如果程序出現(xiàn)錯誤或者設(shè)計不恰當(dāng)，就可能導(dǎo)致內(nèi)存泄露問題。一旦出現(xiàn)內(nèi)存泄露問題，程序?qū)⒗^續(xù)保留這些沒有被釋放的內(nèi)存空間，直到系統(tǒng)內(nèi)存耗盡。
二、找出內(nèi)存泄露
在Linux系統(tǒng)中，可以使用各種工具來檢測內(nèi)存泄露問題。其中最常用的是Valgrind，它是一種用于檢測內(nèi)存泄露問題的開源工具，它可以幫助程序員找出內(nèi)存泄露的位置，不需要你手動查找內(nèi)存泄露。
Valgrind的使用步驟：
1. 在Linux系統(tǒng)上安裝Valgrind。
2. 使用Valgrind命令將程序加載到內(nèi)存中進(jìn)行檢測。在Linux系統(tǒng)中，該命令是“valgrind –leak-check=full ”。
3. Valgrind會自動地分析程序的執(zhí)行并輸出所有的內(nèi)存泄露信息。
4. 查看Valgrind輸出的結(jié)果以找到分配、釋放內(nèi)存的不匹配點。根據(jù)輸出結(jié)果可以確定內(nèi)存泄露的的位置和大小，幫助程序員修復(fù)問題。
通過Valgrind檢測程序有可能會出現(xiàn)誤報和漏報。這種情況下，程序員需要深入了解程序的執(zhí)行環(huán)境和代碼實現(xiàn)，對發(fā)現(xiàn)的漏洞進(jìn)行修復(fù)。
三、修復(fù)內(nèi)存泄露
找到了問題所在，接下來就是修復(fù)內(nèi)存泄露問題。以下是一些用于修復(fù)內(nèi)存泄露的解決方案：
1. 確認(rèn)程序中每個內(nèi)存分配操作都有相應(yīng)的內(nèi)存釋放操作。
2. 檢查程序中所有的內(nèi)存釋放操作，確保沒有重復(fù)釋放了同一塊內(nèi)存。
3. 使用C++中的unique_ptr和shared_ptr來管理內(nèi)存分配和釋放，可以自動地管理內(nèi)存的分配和釋放。
4. 如果是跨進(jìn)程的內(nèi)存共享操作，可以使用System V共享內(nèi)存和POSIX共享內(nèi)存等機(jī)制。這些機(jī)制使用共享內(nèi)存，可以減少內(nèi)存分配和釋放次數(shù)，從而減小內(nèi)存泄露的概率。
對于長時間運行的程序，也需要對其進(jìn)行定期的內(nèi)測以及修復(fù)一些潛在的內(nèi)存泄露問題。為了避免因內(nèi)存泄露導(dǎo)致程序龜速運行，應(yīng)該定時維護(hù)Linux系統(tǒng)。在維護(hù)過程中，需要及時釋放不再需要的內(nèi)存，回收空閑的內(nèi)存空間。
四、
相關(guān)問題拓展閱讀：
- 怎樣發(fā)現(xiàn)內(nèi)存泄露?
怎樣發(fā)現(xiàn)內(nèi)存泄露?
一、
內(nèi)存泄漏
的檢查方法：
1.ccmalloc－Linux和Solaris下對C和C++程序的簡單的使用內(nèi)存泄漏和malloc調(diào)試庫。
2.Dmalloc－Debug Malloc Library.
3.Electric Fence－Linux分發(fā)版中由Bruce Perens編寫的malloc()調(diào)試庫。
4.Leaky－Linux下檢測內(nèi)存泄漏的程序。
5.LeakTracer－Linux、Solaris和HP-UX下跟蹤和分析C++程序中的內(nèi)存泄漏。
6.MEMWATCH－由Johan Lindh編寫，是一個開放源代碼C語言內(nèi)存錯誤檢測工具，主要是通過gcc的precessor來進(jìn)行。
7.Valgrind－Debugging and profiling Linux programs, aiming at programs written in C and C++.
8.KCachegrind－A visualization tool for the profiling data generated by Cachegrind and Calltree.
9.IBM Rational PurifyPlus－幫助開發(fā)人員查明C/C++、托管.NET、Java和VB6代碼中的性能和可靠性錯誤。PurifyPlus 將內(nèi)存錯誤和泄漏檢測、
應(yīng)用程序
性能描述、代碼覆蓋分析等功能組合在一個單一、完整的工具包中。
二、內(nèi)存泄漏的簡單介紹：
內(nèi)存泄漏也稱作“存儲滲漏”，用動態(tài)存儲分配函數(shù)動態(tài)開辟的空間，在使用完畢后未釋放，結(jié)果導(dǎo)致一直占據(jù)該內(nèi)存單元。直到程序結(jié)束。（其實說白了就是該內(nèi)存空間使用完畢之后未回收）即所謂內(nèi)存泄漏。
內(nèi)存泄漏形象的比喻是“操作系統(tǒng)可提供給所有進(jìn)程的存儲空間正在被某個進(jìn)程榨干”，最終結(jié)果是程序運行時間越長，占用存儲空間越來越多，最終用盡全部存儲空間，整個系統(tǒng)崩潰。所以“內(nèi)存泄漏”是從操作系統(tǒng)的角度來看的。這里的存儲空間并不是指
物理內(nèi)存
，而是指
虛擬內(nèi)存
大小，這個虛擬內(nèi)存大小取決于磁盤交換區(qū)設(shè)定的大小。由程序申請的一塊內(nèi)存，如果沒有任何一個指針指向它，那么這塊內(nèi)存就泄漏了。
這里的客戶端軟件包括C/S系統(tǒng)的客戶端和B/S系統(tǒng)中的客戶端控件，當(dāng)用戶使用客戶端軟件時，如果發(fā)現(xiàn)我們的軟件會吃內(nèi)存，那是很丟面子的事，有哪些好的測試方法呢？希望大家能踴躍提出自己的看法。如何發(fā)現(xiàn)客戶端軟件中的內(nèi)存泄露？我的看法是：檢測內(nèi)存泄漏的問題應(yīng)該盡早進(jìn)行，它絕不應(yīng)該是系統(tǒng)測試時的主要目標(biāo)。也就是說，檢查是否存在內(nèi)存泄漏，應(yīng)該從編碼時就要考慮，單元測試和集成測試時要重點檢查。如果前期沒有考慮，等到了系統(tǒng)測試才想起檢查或者才發(fā)現(xiàn)泄漏，為時已晚，此時再去定位泄漏的位置，太難太難了，它可能會讓你的交付日期delay不確定的時間。最近看了一些自動錯誤預(yù)防（AEP）的理論，我深受啟發(fā)。作為測試人員的我們，從“發(fā)現(xiàn)錯誤”轉(zhuǎn)變到“幫助開發(fā)人員預(yù)防錯誤”，這將是一個巨大的轉(zhuǎn)變。所以說，下面我的答案中的之一點，我先說如何預(yù)防內(nèi)存泄漏的問題，然后再講如何發(fā)現(xiàn)。1 如何在開發(fā)過程中有效預(yù)防內(nèi)存泄漏？之一步：遵循“好”的編程規(guī)則“好”的編程規(guī)則是各位前輩經(jīng)驗和教訓(xùn)的，好的編程規(guī)則堪稱開發(fā)者的“圣經(jīng)”。遵循統(tǒng)一的編程規(guī)則，可以讓開發(fā)新手少走好多彎路，可以讓項目整體的質(zhì)量維持一個起碼的“質(zhì)量底線”。有關(guān)內(nèi)存泄漏方面的規(guī)則主要是“內(nèi)存管理”方面的，舉幾個簡單的，如下×用malloc或new申請內(nèi)存之后，立即檢查指針值是否為NULL（防止使用指針值為NULL的內(nèi)存）×動態(tài)內(nèi)存的申請與釋放是否配對（防止內(nèi)存泄漏）×malloc語句是否正確無誤？例如字節(jié)數(shù)是否正確？類型轉(zhuǎn)換是否正確×是否出現(xiàn)野指針，例如用free或delete釋放了內(nèi)存之后，忘記將指針設(shè)置為NULL… …第二步：積極主動檢測“內(nèi)存泄漏”嚴(yán)格遵循好的編程規(guī)則，可以讓程序員在代碼中盡量少的引入bug，但一旦不小心引入了，怎么辦？這就要求我們在單元測試和集成測試中嚴(yán)格把關(guān)。在這個階段，單靠程序員或者測試員通過“代碼走查”的方式檢查內(nèi)存泄漏，客戶的實踐和我的經(jīng)驗告訴我，這將是“不切實際”的，無論效率還是時間。如果能夠借助于一些專業(yè)的工具的話，情況可能就不一樣了。如果你的程序是用Visual C++ 6.0開發(fā)，那么Numega的BoundsChecker將是你檢測“內(nèi)存泄漏”更好的選擇，如果是Visual C++.NET，可以試一下Compuware的DevPartner。如果你的程序基于Unix或者Linux平臺，使用C或者C++，可以考慮一下開源的工具valgrind，我的朋友跟我說，它在一定程度上比Rational的Purify更出色。上面的工具都要求程序能夠動態(tài)運行起來，而且測試用例需要你自己準(zhǔn)備。如果你正處于單元測試或集成測試階段，程序代碼量已經(jīng)足夠大，而且還不能夠動態(tài)運行，要盡早檢測代碼中的“內(nèi)存泄漏”問題，該怎么辦？此時你可以試用一下目前最新的靜態(tài)分析技術(shù)：×它不要求代碼能夠動態(tài)運行×也不需要你來編寫測試用例×只需要代碼能夠正常編譯，就可以發(fā)現(xiàn)代碼只有在執(zhí)行過程中才出現(xiàn)的錯誤，當(dāng)然也包括內(nèi)存泄漏。這方面的工具有Klocwork的K7，Coverity的SQS，以及C++test中的BugDetective，其中最“物美價廉”的就是c++test的BugDetective。2 如何發(fā)現(xiàn)客戶端軟件的“內(nèi)存泄漏”？如果開發(fā)過程中已經(jīng)按照我上面提到的去做，相信發(fā)布后的程序存在“內(nèi)存泄漏”的可能性幾乎為零。如果開發(fā)過程已經(jīng)到了后期，系統(tǒng)測試已經(jīng)開始做了，還要發(fā)現(xiàn)內(nèi)存泄漏，這個時候我希望你能夠拿到源代碼。如果有源代碼，你還可以考慮1中的第二步，借助于專業(yè)的工具協(xié)助，雖然可能效果不一定特別理想，但總比下面我提到的方法更好一些。當(dāng)然作為測試人員，我當(dāng)然也理解事情總沒有想像那么完美。我們通常會碰到“需要在系統(tǒng)測試階段檢測是否有內(nèi)存泄漏，而且沒有源代碼”的難題。我曾經(jīng)也遇到過。記得那還是2023年的事情了。當(dāng)時我承接的項目是一個電力行業(yè)的自動化系統(tǒng)，分為server端和client端，典型的c/s模式，老板要求在測試功能的同時順便檢查內(nèi)存泄漏的問題，因為這個client端在客戶那里可能是長時間不間斷運行的，雖然客戶很少操作。我當(dāng)時很為難，因為沒有源代碼，我甚至無法做“代碼走查”。在做功能測試的同時，我一直在琢磨…… 采用什么手段呢？最后，借助于WinRunner，我出色的完成了任務(wù)，起碼我的老板相信我的測試是可信的。我的方法是這樣的。×首先咨詢開發(fā)方，了解到關(guān)于內(nèi)存操作頻繁的功能點和模塊×從我的功能測試用例中挑選出和這些功能點和模塊相關(guān)的測試用例×找到一個“純凈”的機(jī)器，上面除了操作系統(tǒng)和被測的client端外，沒有任何其他應(yīng)用，這樣做是為了排除其他應(yīng)用可能存在的干擾?！两柚赪inRunner，自動化這些用例，形成自動化的腳本；在腳本的最后，添加“切換到Windows任務(wù)管理器”“記錄該client進(jìn)程所占用內(nèi)存數(shù)據(jù)到文件”的操作腳本?！吝B續(xù)運行N個小時×最后我打開這個數(shù)據(jù)文件，可以發(fā)現(xiàn)在該客戶端運行過程中，每次執(zhí)行完特定的測試用例后，記錄的內(nèi)存占用數(shù)據(jù)。當(dāng)時我得出的結(jié)論是該client程序有“少許”的內(nèi)存泄漏，因為在連續(xù)運行了72小時后，內(nèi)存使用增加了近百分之十幾。我會把這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入到EXCEL中繪成了一個圖表，這樣更直觀一些。經(jīng)過簡單的計算（內(nèi)存的增量/用例循環(huán)次數(shù)），得到用例每次執(zhí)行后增加的內(nèi)存使用值，即泄漏的內(nèi)存數(shù)量，然后把操作過程和這個結(jié)果一起交給開發(fā)方，最后開發(fā)方根據(jù)我的信息，真的找到了一處有內(nèi)存泄漏的地方，雖然泄漏的數(shù)量很少。以上就是我有過的一個類似的經(jīng)歷，我覺得可以提供給大家參考，同時也可以“舉一反三，融會貫通”。如B/S的客戶端控件，可以用QTP協(xié)助完成。在測試的最后階段要去發(fā)現(xiàn)甚至定位內(nèi)存泄漏挺難的，但只要發(fā)揮我們測試人員的主觀能動性，總是找到一些“旁門左道”的測試手段。最后，我個人認(rèn)為，從時間成本和各種風(fēng)險考慮，要避免內(nèi)存泄漏的問題，還是要回到前期的預(yù)防，即編程過程的規(guī)則檢查和單元測試階段主動的檢測。一家之言，歡迎討論。
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當(dāng)前文章：解決內(nèi)存泄露問題：Linux內(nèi)存查漏補缺(linux如何查內(nèi)存泄露)
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