汪明曄

摘要：內(nèi)存泄漏是一個長期困擾軟件開發(fā)人員的問題，學(xué)術(shù)界針對該問題進(jìn)行了長期的研究和討論。當(dāng)前定位內(nèi)存泄漏位置的方法主要有靜態(tài)檢測、動態(tài)檢測、靜態(tài)檢測和動態(tài)檢測相結(jié)合的三種方法。本文將介紹內(nèi)存泄漏的原因，分別闡述上述三種內(nèi)存泄漏檢測的原理和方法，分析它們各自的優(yōu)勢和不足，最后指明內(nèi)存泄漏檢測技術(shù)未來的發(fā)展方向。

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）28-0276-01

內(nèi)存泄漏問題的產(chǎn)生一般是由于軟件開發(fā)設(shè)計過程留下的代碼缺陷，導(dǎo)致程序向系統(tǒng)申請的堆區(qū)內(nèi)存沒有被回收或者沒有被及時回收。內(nèi)存泄漏的不斷積累通常會使程序的可用內(nèi)存空間減少，執(zhí)行速度減慢，甚至發(fā)生無法挽回的系統(tǒng)故障[1]。同時，內(nèi)存泄漏缺陷的存在還可能被一些針對軟件系統(tǒng)的攻擊行為（比如拒絕服務(wù)Denial of Service）所利用和放大，對軟件安全性產(chǎn)生十分不良的影響[2]。

為了解決內(nèi)存泄漏問題，靜態(tài)檢測、動態(tài)檢測、靜態(tài)檢測和動態(tài)檢測相結(jié)合等方法被提出。通過這些檢測方法，軟件開發(fā)人員可以找到造成內(nèi)存泄漏的代碼位置，修復(fù)造成內(nèi)存泄漏的軟件缺陷。

本文將重點(diǎn)介紹內(nèi)存泄漏檢測原理和方法，圍繞它們各自的優(yōu)勢和不足，分析每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，科學(xué)預(yù)測內(nèi)存泄漏檢測技術(shù)未來的發(fā)展方向。

1 內(nèi)存泄漏檢測原理和方法

靜態(tài)檢測方法是在目標(biāo)程序運(yùn)行前對程序源碼或目標(biāo)代碼進(jìn)行靜態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)潛在的內(nèi)存泄漏代碼缺陷；動態(tài)檢測方法是當(dāng)目標(biāo)程序運(yùn)行時，收集程序內(nèi)存操作信息，判斷是否發(fā)生內(nèi)存泄漏；為了提高動態(tài)檢測方法的效率，也為了減少對目標(biāo)程序運(yùn)行的干擾，可以先對程序的源碼做靜態(tài)分析或者目標(biāo)機(jī)器代碼反匯編并做靜態(tài)分析，預(yù)測可能發(fā)生泄漏的代碼段，當(dāng)程序運(yùn)行時，只在這些代碼段被執(zhí)行時跟蹤收集程序的內(nèi)存操作信息，這便是靜態(tài)檢測和動態(tài)檢測相結(jié)合的方法。

1.1 內(nèi)存泄漏靜態(tài)檢測

靜態(tài)檢測原理是通過對目標(biāo)程序的源碼或者目標(biāo)代碼進(jìn)行詞法語法分析或解析，發(fā)現(xiàn)潛在的代碼缺陷，報告給軟件開發(fā)人員，其一般流程如圖1所示：

靜態(tài)檢測方法一般采用模式匹配預(yù)測可能發(fā)生內(nèi)存泄漏的位置，具體使用哪種模式因程序的高級語言或者匯編指令而異，通過判斷堆指針是否被正確釋放檢測是否發(fā)生內(nèi)存泄漏。

1.2 內(nèi)存泄漏動態(tài)檢測

動態(tài)檢測原理一般是通過截獲目標(biāo)程序的內(nèi)存操作函數(shù)（如malloc、free等）獲取所申請的內(nèi)存的信息，通過判斷動態(tài)申請的內(nèi)存是否被釋放或者在預(yù)定時間內(nèi)被釋放檢測是否發(fā)生內(nèi)存泄漏。動態(tài)檢測方法的一般步驟如圖2所示：

1.3 內(nèi)存泄漏靜態(tài)檢測和動態(tài)檢測相結(jié)合的方法

靜態(tài)檢測和動態(tài)檢測相結(jié)合的方法綜合了靜態(tài)檢測和動態(tài)檢測兩種方法，該方法首先使用靜態(tài)檢測方法確定程序可能發(fā)生內(nèi)存泄漏的位置，當(dāng)程序運(yùn)行時，通過對這些潛在內(nèi)存泄漏位置進(jìn)行動態(tài)跟蹤檢測，該方法的一般步驟如圖3所示：

2 三種內(nèi)存泄漏方法的比較結(jié)論

靜態(tài)檢測方法對程序的運(yùn)行沒有影響，但是僅通過對程序靜態(tài)分析產(chǎn)生內(nèi)存泄漏警報存在誤報的情況；動態(tài)檢測方法通過跟蹤進(jìn)程的內(nèi)存操作確認(rèn)內(nèi)存泄漏的結(jié)果是否準(zhǔn)確，但是會影響到程序的運(yùn)行，而且存在漏報情況；靜態(tài)和動態(tài)檢測相結(jié)合的方法，通過靜態(tài)檢測減少了漏報的情況和對程序運(yùn)行的干擾，通過動態(tài)檢測使檢測的結(jié)果更加可靠，是一種折中的方法，也是未來內(nèi)存泄漏檢測技術(shù)研究的發(fā)展趨勢。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王喆. C/C++代碼內(nèi)存泄漏缺陷檢測方法研究[D].大連理工大學(xué)， 2012.

[2] 李孟宸. 面向C語言程序內(nèi)存泄漏的動態(tài)確認(rèn)技術(shù)[D].南京大學(xué)， 2014.

【通聯(lián)編輯：梁書】