概述
內存泄漏(memory leak)指由於疏忽或錯誤造成程序未能釋放已經不再使用的內存的情況，在大型的、復雜的應用程序中，內存泄漏是常見的問題。當以前分配的一片內存不再需要使用或無法訪問時，但是卻並沒有釋放它，這時就出現了內存泄漏。盡管優秀的編程實踐可以確保最少的泄漏，但是根據經驗，當使用大量的函數對相同的內存塊進行處理時，很可能會出現內存泄漏。
內存泄露可以分為以下幾類：
1． 常發性內存泄漏。發生內存泄漏的代碼會被多次執行到，每次被執行的時候都會導致一塊內存泄漏。
2． 偶發性內存泄漏。發生內存泄漏的代碼只有在某些特定環境或操作過程下才會發生。常發性和偶發性是相對的。對於特定的環境，偶發性的也許就變成了常發性的。所以測試環境和測試方法對檢測內存泄漏至關重要。
3． 一次性內存泄漏。發生內存泄漏的代碼只會被執行一次，或者由於算法上的缺陷，導致總會有一塊且僅一塊內存發生泄漏。比如，在一個Singleton類的構造函數中分配內存，在析構函數中卻沒有釋放該內存。而Singleton類只存在一個實例，所以內存泄漏只會發生一次。
4． 隱式內存泄漏。程序在運行過程中不停的分配內存，但是直到結束的時候才釋放內存。嚴格的說這里並沒有發生內存泄漏，因為最終程序釋放了所有申請的內存。但是對於一個服務器程序，需要運行幾天，幾周甚至幾個月，不及時釋放內存也可能導致最終耗盡系統的所有內存。所以，我們稱這類內存泄漏為隱式內存泄漏。
內存泄漏檢測工具
現在有很多方法來檢測內存泄露，以下列舉了linux常用的內存泄露檢測工具。
1、mtrace
應用環境：Linux GLIBC
編程語言：C
使用方法： 包含頭文件mcheck.h，定義環境變量MALLOC_TRACE為輸出文件名，程序開始時調用mtrace()即可。
結果輸出：用戶指定的文件
設計思路： 為malloc,realloc,free函數添加鈎子函數,記錄每一對malloc-free的執行
優缺點：只能檢查使用malloc/realloc/free造成的的內存泄露
如何獲取：GLIBC自帶，可直接使用
2、memwatch
應用環境：Linux
編程語言：C
使用方法： 加入memwatch.h，編譯時加上-DMEMWATCH -DMW_STDIO及memwatch.c
結果輸出：輸出文件名稱為memwatch.log，在程序執行期間，錯誤提示都會顯示在stdout上
設計思路：將malloc/realloc/calloc/strdup/free等重定義為mwMalloc(sz, __FILE__, __LINE__)等，內部維護一個操作鏈表
優缺點：能檢測雙重釋放（double-free）、錯誤釋放（erroneous free）、內存泄漏（unfreed memory）、溢出(Overflow)、下溢(Underflow)等等
如何獲取：http://memwatch.sourceforge.net/
3、valgrind
應用環境：Linux
編程語言：C/C++
使用方法： 編譯時加上-g選項，如 gcc -g filename.c -o filename,使用如下命令檢測內存使用情況：
結果輸出：#valgrind --tool=memcheck --leak-check=yes --show-reachable=yes ./filename，就會看到內存使用報告
設計思路：根據軟件的內存操作維護一個有效地址空間表和無效地址空間表（進程的地址空間）
優缺點：能夠檢測：
- 使用未初始化的內存 (Use of uninitialised memory)
- 使用已經釋放了的內存 (Reading/writing memory after it has been free’d)
- 使用超過 malloc分配的內存空間(Reading/writing off the end of malloc’d blocks)
- 對堆棧的非法訪問 (Reading/writing inappropriate areas on the stack)
- 申請的空間是否有釋放 (Memory leaks – where pointers to malloc’d blocks are lost forever)
- malloc/free/new/delete申請和釋放內存的匹配(Mismatched use of malloc/new/new [] vs free/delete/delete [])
- src和dst的重疊(Overlapping src and dst pointers in memcpy() and related functions)
- 重復free
如何獲取：http://valgrind.org/
4、debug_new
應用環境：Linux/Windows
編程語言：C++
使用方法： 包含頭文件debug_new.h，鏈接debug_new.cpp
結果輸出：控制台console
設計思路： 通過重載new和delete操作符來捕獲內存申請/釋放請求，並在程序內部維護一個全局靜態變量的哈希鏈表。在new操作符中，不僅僅分配用戶所要求的內存，而是在為每次分配的內存都添加一個頭部，存儲着此次分配的位置信息和鏈表指針，new返回的是分配的這塊內存加上頭部偏移后的值，而在之前已經將此返回值作了HASH計算並添加到HASH鏈表中了。delete的時候先根據要釋放的指針地址做HASH計算，然后再遍歷數組HASH值處的鏈表進行查找，如果找到則將該節點移除，未找到就abort。這樣在程序結束之后，通過檢查此數組中是否還有未釋放的內存塊來確定是否有內存泄露。
優缺點：跨平台，僅用於C++程序，
如何獲取：http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-mleak2/index.html
總結
以上的這些分析工具，所使用的方法大致分為以下幾種：
1、注冊內存分配/釋放鈎子函數(hook)。在Linux下可以malloc_hook, free_hook等5個鈎子函數，在Windows下可以注冊_CrtSetAllocHook鈎子函數，這樣在分配內存的時候就可以捕獲這一請求並加以處理。Visual Leak Detecter和mtrace使用此方式。
2、使用宏定義替換。將用戶代碼中的malloc, free 替換為宏定義的 mwMalloc(sz, __FILE__, __LINE__)等自定義函數，從而跟蹤內存請求，memwatch即使用此方式。
3、操作符重載。此方法僅用於C++語言中，通過重載new、delete操作符來實現跟蹤內存請求，重載后的操作符類似於鈎子函數意義。debug_new采用此方式。
這些工具的輸出方式也分以下幾種：
1、普通環境下一般輸出到調試窗口中，很多軟件本身就提供了一個理想的輸出場所，並且GUI應用程序輸出到標准輸出時不可見的。Visual Leak Detecter采用此法。
2、輸出到標准輸出或標准錯誤輸出：控制台應用程序可以輸出到屏幕，如memwatch, valgrind, debug_new都是采用這種方法。
3、輸出到日志文件：將結果輸出到用戶指定或默認的日志文件中，如mtrace和memwatch。
此外，這些工具的內存檢測方式無非也分為兩種：
1、維護一個內存操作鏈表，當有內存申請操作時，將其加入此鏈表中，當有釋放操作時，從申請操作從鏈表中移除。如果到程序結束后此鏈表中還有內容，說明有內存泄露了；如果要釋放的內存操作沒有在鏈表中找到對應操作，則說明是釋放了多次。使用此方法的有內置的調試工具，Visual Leak Detecter，mtrace, memwatch, debug_new。
2、模擬進程的地址空間。仿照操作系統對進程內存操作的處理，在用戶態下維護一個地址空間映射，此方法要求對進程地址空間的處理有較深的理解。因為Windows的進程地址空間分布不是開源的，所以模擬起來很困難，因此只支持Linux。采用此方法的是valgrind。