メモリデバッガー

メモリデバッガは、メモリリークやバッファオーバーフローといったソフトウェアメモリの問題を検出するためのデバッガです。これらは、動的メモリの割り当てと解放に関連するバグが原因で発生します。マネージドコードなど、ガベージコレクション機能を持つ言語で書かれたプログラムでも、コレクション内の「生きた」参照によるメモリリークなどを検出するためにメモリデバッガが必要になる場合があります。

概要

メモリデバッガーは、メモリアクセス、メモリの割り当て、および解放を監視することで動作します。多くのメモリデバッガーでは、アプリケーションを特別な動的メモリ割り当てライブラリで再コンパイルする必要があります。これらのライブラリのAPIは、従来の動的メモリ割り当てライブラリとほぼ互換性があります。そうでない場合は、動的リンクを使用します。Electric Fenceは、 mallocによるメモリ割り当てをデバッグするデバッガーです。一部のメモリデバッガー（例：Valgrind）は、実行ファイルを仮想マシンのような環境で実行し、メモリアクセス、割り当て、および解放を監視することで動作します。そのため、特別なメモリ割り当てライブラリでの再コンパイルは不要です。

メモリリークなどのメモリの問題は、特定の条件下でしか現れない場合があり、発見に非常に時間がかかります。メモリの不正使用を検出するツールを使用すると、プロセスははるかに迅速かつ容易になります。^[1]

異常に高いメモリ使用率はソフトウェアの老化の一因となる可能性があるため、メモリデバッガーを使用すると、プログラマーはコンピューターシステムのメモリを使い果たすソフトウェアの異常を回避でき、実行時間が長くてもソフトウェアの高い信頼性を確保できます。

静的アナライザーとの比較

一部の静的解析ツールはメモリエラーの検出にも役立ちます。メモリデバッガーはアプリケーションの実行中にアプリケーションの一部として動作しますが、静的コード解析はコードを実行せずに解析することで行われます。これらの異なる手法は通常、異なる問題例を検出するため、両方を併用することで最良の結果が得られます。^[2]

メモリデバッグツールのリスト

メモリデバッグに役立つツールのリストです。プロファイラはメモリデバッガと組み合わせて使用できます。

名前	OS	ライセンス	言語	技術
アドレスサニタイザー	Linux、Mac OS	フリー/オープンソース（LLVM）	C、C++、Rust	コンパイル時のインストルメンテーション（ClangとGCCで利用可能）と専用ライブラリ
アリネアDDT	Linux、ブルージーン	独自の商業	C、C++、F90。スーパーコンピュータ上の並列プログラムにも使用可能	ランタイム - 動的リンクを通じて
AQタイム	Windows (Visual Studio、Embarcadero IDE)	独自の商業	.NET、C++、Java、Silverlight、JScript、VBScript ^[3]	ランタイム
Bチェック	ソラリス
境界チェッカー	Windows (Visual Studio)	独自の商業	C++	実行時インターセプトまたはコンパイル時
大根	Unix、Windows、Mac OS X ^[4]	フリー/オープンソース^[5]	Java、C/C++、Perl、Eiffel ^[4]	実行時の動的不変検出
デバッグ_new	（一般的なテクニック）	（一般的なテクニック）	C++	コンパイル時のオーバーライド
デリーカー	Windows (スタンドアロン、および Visual Studio、RAD Studio、Qt Creator、CLion 用のプラグイン)	独自の商業	C++、.Net、Delphi	ランタイムインターセプト
dmalloc	どれでも	無料/オープンソース（ISCライセンス）	C	コンパイル時のオーバーライド
DynamoRIO § ドクターメモリー	Android、Linux、Windows	フリー/オープンソース（LGPLおよびBSD）	どれでも	ランタイムインターセプト
電気柵	Unix	GNU GPL	C、C++	コンパイル時のオーバーライド
ファストMM4	ウィンドウズ	GNU GPL	デルファイ	コンパイル時のオーバーライド
IBM ラショナルピュリファイ	Unix、Windows	独自の商業	C++、Java、.NET	ランタイム
保険++	Windows (Visual Studio プラグイン)、Unix	独自の商業	C、C++	ソースコードインストルメンテーション
インテルインスペクター	Windows (Visual Studio)、Linux	独自の商業	C、C++、Fortran	ランタイム
libcwd	Linux (gcc)	無料/オープンソース	C、C++	コンパイル時のオーバーライド
リブメム	ソラリス	Solarisにバンドル		リンク時のオーバーライド
メムウォッチ	任意（プログラミングライブラリ）	無料/オープンソース	C	コンパイル時のオーバーライド
mtrace	様々な	GNU LGPL	GNU Cライブラリ	内蔵出力アクセス
MTuner	様々な	無料	C、C++	実行時インターセプト、リンク時オーバーライド（MSVC、Clang、GCC）、リーク検出
Oracle Solaris Studio（旧称Sun Studio 実行時チェック）	Linux、Solaris	プロプライエタリフリーウェア	C、C++、Fortran
オリバー（APTインターナショナル）	MVS、MVS/EXA、DOS/VSE	独自のソフトウェア	IBM アセンブラ	ランタイムインターセプト、ハイパーバイザー - タイプ 2
トータルビュー	Unix、Mac OS X	独自の商業	C、C++、Fortran	ランタイム
Valgrind § メモリチェック	Linux、FreeBSD、Solaris/illumos、Mac OS、Android	GNU GPL	どれでも	ランタイムインターセプト
ウィンドブグ	ウィンドウズ	プロプライエタリフリーウェア	C、C++、.NET、Python	ランタイム

参照

参考文献

Michael C. Daconta: C++ ポインタと動的メモリ管理、John Wiley & Sons、ISBN 0-471-04998-0
アンドリュー・ケーニッヒ著『C 罠と落とし穴』アディソン・ウェスレー、ISBN 0-201-17928-8

^ 「レビュー：Linuxコーディングのための5つのメモリデバッガー」。2015年11月20日。 2017年8月24日閲覧。
^ 「動的解析と静的解析」。 2017年8月24日閲覧。
^ “Managed Code - AQtime Pro | SmartBear”. 2013年9月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年1月14日閲覧。
^ ab 「Daikon 不変量検出器ユーザーマニュアル」。
^ 「Daikon 不変量検出器ユーザーマニュアル」。

外部リンク

イワン・スカイッテ・ヨルゲンセン著「記憶のバグを狩る」
Jean-Philippe Martin著「空きメモリチェッカーの比較」^{[全文引用必要]}

[1] 「レビュー：Linuxコーディングのための5つのメモリデバッガー」。2015年11月20日。 2017年8月24日閲覧。

[2] 「動的解析と静的解析」。 2017年8月24日閲覧。

[3] “Managed Code - AQtime Pro | SmartBear”. 2013年9月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年1月14日閲覧。

[diakon_manual-4] 「Daikon 不変量検出器ユーザーマニュアル」。

[5] 「Daikon 不変量検出器ユーザーマニュアル」。

v t e メモリ管理
オペレーティングシステムの機能としてのメモリ管理
ハードウェア	メモリ管理ユニット（MMU）変換ルックアサイドバッファ(TLB) 入出力メモリ管理ユニット（IOMMU）
仮想メモリ	要求ページングメモリページングページテーブル仮想メモリ圧縮
セグメンテーション	保護モードリアルモード仮想8086モード x86メモリセグメンテーション
アロケータ	dlmalloc 蓄えジェマロックリブメムミマロック ptmalloc
手動手段	静的メモリ割り当て C 動的メモリ割り当て新規作成と削除 (C++)
ガベージコレクション	自動参照カウントベームガベージコレクターチェイニーのアルゴリズム同時マークスイープコレクターファイナライザーごみガベージファーストコレクターマークコンパクトアルゴリズム参照カウントガベージコレクションのトレース強力な参照弱参照
安全性	バッファオーバーフローバッファオーバーリードぶら下がっているポインタスタックオーバーフロー
問題	断片化メモリリーク到達不能なメモリ
他の	自動変数コンストラクターデストラクタメモリ管理に関する国際シンポジウム領域ベースのメモリ管理メモリプール
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