Утечка памяти

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Уте́чка па́мяти (англ. memory leak) — процесс неконтролируемого уменьшения объёма свободной оперативной памяти (RAM) компьютера, связанный с ошибками в работающих программах, вовремя не освобождающих ненужные уже участки памяти, или с ошибками системных служб контроля памяти.

[править] Что такое утечка памяти

Рассмотрим следующий фрагмент кода на C++:

/*1*/ char* pointer = 0;
/*2*/ for( int i = 0; i < 10; i++ ) {
/*3*/   pointer = new char[100];
/*4*/ }
/*5*/ delete [] pointer;

В этом примере на 3-й строке создается объект в динамической памяти. Код на 3-й строке выполняется 10 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 9 объектов остаются в динамической памяти, и одновременно в программе не остаётся переменных, которые бы хранили адреса этих объектов. Т.е. к 5-й строке невозможно ни получить доступ к первым 9 объектам, ни удалить их.

[править] 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 операционной системы и ЭВМ, и тогда выделение новой 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, потребит всю память ЭВМ.

[править] Способы предотвращения

Существуют различные способы предотвращения утечек памяти.

[править] Отказ от динамической памяти

Например, (FORTRAN-77) полностью отказывается от применения механизмов динамического распределения памяти, что исключает подобные ошибки, но существенно ограничивает функциональность программ.

[править] Владеющие указатели

Основная статья: 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.

[править] Сборка мусора

Основная статья: Сборка мусора

Некоторые языки программирования (например, Java) предоставляют средства, позволяющие автоматически освобождать неиспользуемую память («сборщик мусора», англ. garbage collector). Сборщики мусора решают также и проблему циклических ссылок, но сборка мусора является крайне ресурсоёмкой операцией. За использование подобных средств приходится расплачиваться быстродействием системы.

Сборка мусора была изобретена Джоном Маккарти примерно в 1959 при разработке языка программирования Лисп, для решения проблем, которые порождало ручное управление памятью.

[править] Перезапуск программы

В тех случаях, когда устранить утечки памяти не представляется возможных, 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.

[править] Утечка других ресурсов

Также существует ошибка, именуемая утечкой дескрипторов: захваченные дескрипторы не возвращаются операционной системе.

Для борьбы с последствиями таких ошибок разработчики операционных систем вводят в них функциональность, позволяющую ограничивать объём памяти, количество дескрипторов и количество процессорного времени, доступного одному пользователю.