Утечка памяти

2025-03-25T15:23:16Z

95.104.184.238: /* Что такое утечка памяти */

{{другие значения|Утечка}}
'''Уте́чка па́мяти''' ({{lang-en|memory leak}}) — процесс неконтролируемого уменьшения объёма свободной [[оперативная память|оперативной]] или [[виртуальная память|виртуальной]] [[компьютерная память|памяти]] [[компьютер]]а, связанный с ошибками в работающих [[компьютерная программа|программах]], вовремя не освобождающих память от ненужных данных, или с ошибками системных служб контроля памяти.

== Что такое утечка памяти ==
Рассмотрим следующий фрагмент кода на [[C++]]:
<source lang="cpp" line="1">
char* pointer = nullptr;
for (int i = 0; i < 100; ++i) {
pointer = new char[100];
}
delete[] pointer;
</source>

В этом примере на 3-й строке создается объект в динамической памяти. Код на 3-й строке выполняется 100 раз, причём каждый следующий раз адрес нового объекта перезаписывает значение, хранящееся в указателе pointer. На 5-й строке выполняется удаление объекта, созданного на последней итерации цикла. Однако первые 99 объектов остаются в динамической памяти, и одновременно в программе не остаётся переменных, которые бы хранили адреса этих объектов. То есть в 5-й строке невозможно ни получить доступ к первым 99 объектам, ни удалить их. Плохая оптимизация программы может привести к плохим последствиям

== Чем опасны утечки памяти ==
Динамическая память является ограниченным ресурсом. Управление динамической памятью программы обычно осуществляется библиотекой языка программирования, которая сама работает поверх динамической памяти, предоставляемой операционной системой.

Утечки памяти приводят к тому, что потребление памяти программой неконтролируемо возрастает, в результате рано или поздно вступают в действие архитектурные ограничения [[Среда выполнения|среды исполнения]] ([[Операционная система|операционной системы]], [[Виртуальная машина|виртуальной машины]], [[ЭВМ]]), и тогда новое выделение памяти становится невозможным. В этой ситуации в программе, которая запрашивает память, обычно происходит [[аварийный останов]]. Это может по стечению обстоятельств произойти и совсем с другой программой после того, как программа, подверженная утечкам, исчерпает всю память ЭВМ.

== Способы предотвращения ==
Существуют различные способы предотвращения утечек памяти.

=== Отказ от динамической памяти ===
Например, [[Фортран|FORTRAN-77]] полностью отказывается от применения механизмов динамического распределения памяти, что исключает подобные ошибки, но существенно ограничивает функциональность программ.

=== Владеющие указатели ===
{{main|Умный указатель}}

Владеющие указатели позволяют в той или иной мере согласовать время жизни указателя и время жизни объекта, на который он ссылается. Тем не менее, использование владеющих указателей не помогает в случае циклических ссылок между объектами. (подробнее см. паттерн «[[Получение ресурса есть инициализация]]»)

=== Сборка мусора ===
{{main|Сборка мусора (программирование)}}

Некоторые языки программирования (например, [[Оберон (язык программирования)|Оберон]], [[Java]], [[Список .NET-языков|языки платформы .NET]]) предоставляют средства, позволяющие автоматически освобождать неиспользуемую память («[[Сборка мусора (программирование)|сборщик мусора]]», {{lang-en|garbage collector}}). Сборщики мусора решают также и проблему циклических ссылок, но сборка мусора является ресурсоёмкой операцией. За использование подобных средств приходится расплачиваться быстродействием системы, и, главное, сборка мусора вносит неожиданные паузы в программу, что недопустимо в [[Система реального времени|системах реального времени]].

Сборка мусора была изобретена Джоном Маккарти примерно в [[1959 год]]у при разработке языка программирования [[Лисп]], структура которого делает крайне затруднительным ручное управление памятью.

=== Перезапуск программы ===
В тех случаях, когда устранить утечки памяти не представляется возможным, например, при использовании кода, поставляемого в виде программных модулей и изготовленного сторонними разработчиками, применяют своеобразный способ игнорирования утечек. Код, подверженный утечкам, размещают в отдельной программе, а эту программу с нужной периодичностью перезапускают. Запуски и перезапуски программы выполняются внешней программой, которая также подаёт исходные данные и забирает результаты. Поскольку при завершении программы вся память, затребованная ей у операционной системы, возвращается операционной системе, такой метод не позволяет утечкам приобрести катастрофический характер.

== Утечка других ресурсов ==
Также существует ошибка, именуемая [[утечка дескрипторов|утечкой дескрипторов]]: захваченные [[дескриптор]]ы не возвращаются операционной системе. Соответственно бывает утечка ресурсов [[GDI]], сетевых соединений, открытых файлов…

Для борьбы с последствиями таких ошибок разработчики [[операционная система|операционных систем]] вводят в них функциональность, позволяющую ограничивать объём памяти, количество дескрипторов и количество процессорного времени, доступного одному пользователю или конкретному процессу.

== Обнаружение утечек ==
Для профессиональных языков программирования существуют специальные [[Профилирование (информатика)|программы-профилировщики]], позволяющие обнаружить в числе прочего и утечки памяти.

Для некоторых языков программирования существуют [[статический анализ кода|статические анализаторы кода]], выявляющие элементы программы, потенциально способные приводить к логическим ошибкам, в том числе и к утечке памяти. Примитивный вариант такого анализатора реализует практически любой компилятор языка высокого уровня, в виде выдачи так называемых предупреждений (warnings) — сообщений о наличии в программе конструкций, формально не нарушающих синтаксис языка, но потенциально ошибочных.

Существуют библиотеки для [[Отладчик использования памяти|отладки использования памяти]], помогающие следить за выделением и освобождением памяти во время работы программы.

== См. также ==
* [[Динамический анализ кода]]
* [[Dmalloc]]
* [[Valgrind]]
* [[totalview]]

== Ссылки ==
* [http://linuxjournal.com/article.php?sid=6059 Memory Leak Detection in Embedded Systems] {{Архивировано|url=https://archive.today/20121209063515/http://linuxjournal.com/article.php?sid=6059 |date=2012-12-09 }}
* [http://www.ibm.com/developerworks/rational/library/05/0816_GuptaPalanki/ Java memory leaks — Catch me if you can]
* [http://java.sun.com/developer/Books/javaprogramming/bitterjava/bitterjavach06.pdf Sample Chapter from Bitter Java]
* [http://dev2dev.bea.com/pub/a/2005/06/memory_leaks.html Memory Leaks, Be Gone]
* [http://www.macdevcenter.com/pub/a/mac/2001/07/27/cocoa.html Memory Management in Objective-C]
* [http://www.xakep.ru/post/41631/default.asp Борьба с утечками ресурсов в реальном времени]

[[Категория:Ошибки программирования]]
[[Категория:Программистский сленг]]

wiki12 - Вклад [ru]

Утечка памяти