O tom, že každé alokované miesto v pamäti je treba aj uvolniť, sa píše snáď v každej publikácii o programovaní. Napriek tomu sa často stáva, že nie všetko za sebou poupratujeme. Tento problém sa týka ako začiatočníkov, tak aj skúsených programátorov, ktorí nejaký ten rôčik už programujú.
V prípade malých programov to nieje nič vážne. Problém nastane, ak naša aplikácia beží niekoľko dni a neustále zapĺňa pamäť. Po niekoľkých dňoch, alebo dokonca hodinách nastane pád programu. Dôvoď tohto pádu sa vola Memory Leak. Táto chyba patrí k tým zákernejším, ktoré je vo väčších projektoch neskutočne problematické nájsť. Často nám nepomôže ani klasicky debuger. Situácia sa však zlepšila príchodom C++ a možnosťou preťažiť operátory new a delete. To umožnilo jednoducho každú alokáciu zaznamenať v zozname alokácií a pri uvoľňovaní ju odtiaľ odstrániť. Na základe tohto princípu vznikli mnohé knižnice typu dmalloc. Mňa však zaujal program z názvom Valgrind (www.valgrind.org [ http://www.valgrind.org ]).
Výhoda valgrindu oproti ostatným je taká, že to nieje knižnica ktorú je nutne linkovať pri kompilácii, ale je to samostatný program. Valgrind nieje určený len na vyhľadávanie memory leakov, no ja osobne som si obľúbil pravé tuto jeho funkcionalitu. Poďme sa teda pozrieť, ako to funguje. Predstavme si modelovú situáciu, kedy máme program main.cpp.:
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
//alokujeme pole pre 10 int ale neuvolnime ich
int* array = new int[10];
cout << "Program allocate 10 ints" << endl ;
return 0;
}
Tento program skompilujeme s debug prepínačom.
g++ -g main.cpp -o main.out
Program sa teraz normálne dá spustiť a nejaví sa, žeby obsahoval nejakú chybu. Lenže skúsme program donekonečna spúšťať v nejakom cykle. Časom dojde k vyčerpaniu pamäte a následnému pádu, pretože už nebude možné alokovať nové miesto. Pozrime sa na náš program pomocou valgrindu. Spusťme si program nasledovným postupom:
valgrind --leak-check=yes ./main.outMyslím, že toto nepotrebuje takmer žiaden komentár a je to v celku jasná vec. Snáď poviem len to, že ak by náš program potreboval nejaké argumenty v pohode ich dopíšeme za ./main.out. Poďme sa pozrieť čo nám teda valgrind vypísal na výstup:
==5927== Memcheck, a memory error detector.
==5927== Copyright (C) 2002-2005, and GNU GPL"d, by Julian Seward et al.
==5927== Using LibVEX rev 1471, a library for dynamic binary translation.
==5927== Copyright (C) 2004-2005, and GNU GPL"d, by OpenWorks LLP.
==5927== Using valgrind-3.1.0-Debian, a dynamic binary instrumentation framework.
==5927== Copyright (C) 2000-2005, and GNU GPL"d, by Julian Seward et al.
==5927== For more details, rerun with: -v
Úplne na začiatok sa nám Valgrind iba predstavy. Číslo na začiatku riadku je ID procesu. Ďalej pokračuje výstup programu a nakoniec by nám mal Valgrind vypísať väčšie množstvo informácii, ktoré sú už pre nás podstatne zaujímavejšie. Ako prvé sa zobrazí ERROR SUMARY blok:
==5927== ERROR SUMMARY: 0 errors from 0 contexts (suppressed: 17 from 1)
==5927== malloc/free: in use at exit: 40 bytes in 1 blocks.
==5927== malloc/free: 2 allocs, 1 frees, 80 bytes allocated.
==5927== For counts of detected errors, rerun with: -v
==5927== searching for pointers to 1 not-freed blocks.
==5927== checked 129,364 bytes.
Tu hneď môžeme vidieť, že niečo nieje v poriadku. Konkrétne posledný riadok nám hovory, že 1 pamäťový blok nebol uvoľnený. Tento riadok sa tyká výhradne memory leakov. Memory leaky môžeme jednoducho vyčítať aj z 3. riadku, kde je počet alokovaných blokov a počet uvoľnených. Tento počet by mal byt rovnaký. V prípade, že free počet je menší, znamená to, že niekde sa vyskytol memory leak. Ďalej nasleduje podrobnejší zoznam memory leakov:
==5927== 40 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1
==5927== at 0x401CC6B: operator new[](unsigned) (vg_replace_malloc.c:197)
==5927== by 0x80486B6: main (main.cpp:9)
Toto je asi najlepšia informácia, ktorú memchek poskytol. Keďže sme náš program skompilovali s debug prepínačom, Valgrind nám vypíše presne súbor a riadok na ktorom bol blok memory leaku alokovaný. V tomto prípade, je to v súbore main.cpp v riadku 9. Tam sa nachádza alokovanie nášho array poľa. Nakoniec nasleduje už len sumár memory leakov. Tu máme už len podrobnejšiu štatistiku memory leakov.
==5927== LEAK SUMMARY:
==5927== definitely lost: 40 bytes in 1 blocks.
==5927== possibly lost: 0 bytes in 0 blocks.
==5927== still reachable: 0 bytes in 0 blocks.
==5927== suppressed: 0 bytes in 0 blocks.
Poďme teda opraviť náš memory leak. Do main.cpp pridajme aj uvolnenie array. Program skompilujme a opäť spusťme cez Valgrind. Na výstupe by sme mali mať nasledujúci text:
==6073== ERROR SUMMARY: 0 errors from 0 contexts (suppressed: 17 from 1)
==6073== malloc/free: in use at exit: 0 bytes in 0 blocks.
==6073== malloc/free: 2 allocs, 2 frees, 80 bytes allocated.
==6073== For counts of detected errors, rerun with: -v
==6073== No malloc"d blocks -- no leaks are possible.
Výpis je teraz podstatne kratší, nakoľko k žiadnemu memory leaku nedošlo. Na treťom riadku vidíme, že všetko čo sme alokovali, sme aj uvolnili. Na poslednom riadku je výpis: no leaks are possible. Valgrind je ohľadom memory leakov naozaj vďačný nastroj. Je pravda, že akonáhle program spúšťate, rýchlosť programu sa podstatne zníži, ale myslím, že výsledok stoji za to. Dúfam, že vám ušetrí množstvo času a napomôže k lepším kódom.