linux下記憶體泄露偵查工具Valgrind介紹

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目前在linux開發一個分析即時路況的應用程式，在聯合測試中發現程式存在記憶體泄露的情況。

這下著急了，馬上就要上線了，還好發現了一款Valgrind工具，完美的解決了記憶體泄露的問題。

推薦大家可以使用看看。

 

Valgrind是運行在Linux上一套基於模擬技術的程式調試和分析工具，它的主要作者是獲得過Google-O‘Reilly開源大獎的Julian Seward，它包含一個核心──一個軟體合成的CPU，和一系列的小工具，每個工具都可以完成一項任務──調試，分析，或測試等。Valgrind可以檢測記憶體流失和記憶體違例，還可以分析cache的使用等，靈活輕巧而又強大，能直穿程式錯誤的心臟，真可謂是程式員的瑞士軍刀。 

（一）. Valgrind概觀 
Valgrind一般包含下列工具： 
1.Memcheck (後續我們只對這款記憶體偵查工具做介紹)
最常用的工具，用來檢測程式中出現的記憶體問題，所有對記憶體的讀寫都會被檢測到，一切對malloc()/free()/new/delete的調用都會被捕獲。所以，它能檢測以下問題： 
1.對未初始化記憶體的使用； 
2.讀/寫釋放後的記憶體塊； 
3.讀/寫超出malloc分配的記憶體塊； 
4.讀/寫不適當的棧中記憶體塊； 
5.記憶體流失，指向一塊記憶體的指標永遠丟失； 
6.不正確的malloc/free或new/delete匹配； 
7,memcpy()相關函數中的dst和src指標重疊。 
這些問題往往是C/C++程式員最頭疼的問題，Memcheck在這裡幫上了大忙。 
2.Callgrind 
和gprof類似的分析工具，但它對程式的運行觀察更是入微，能給我們提供更多的資訊。和gprof不同，它不需要在編譯原始碼時附加特殊選項，但加上調試選項是推薦的。Callgrind收集程式運行時的一些資料，建立函數呼叫歷程圖，還可以有選擇地進行cache類比。在運行結束時，它會把分析資料寫入一個檔案。callgrind_annotate可以把這個檔案的內容轉化成可讀的形式。 
3.Cachegrind 
Cache分析器，它類比CPU中的一級緩衝I1，Dl和二級緩衝，能夠精確地指出程式中cache的丟失和命中。如果需要，它還能夠為我們提供cache丟失次數，記憶體引用次數，以及每行代碼，每個函數，每個模組，整個程式產生的指令數。這對最佳化程式有很大的協助。 
4.Helgrind 
它主要用來檢查多線程程式中出現的競爭問題。Helgrind尋找記憶體中被多個線程訪問，而又沒有一貫加鎖的地區，這些地區往往是線程之間失去同步的地方，而且會導致難以發掘的錯誤。Helgrind實現了名為“Eraser”的競爭檢測演算法，並做了進一步改進，減少了報告錯誤的次數。不過，Helgrind仍然處於實驗階段。 
5. Massif 
堆棧分析器，它能測配量序在堆棧中使用了多少記憶體，告訴我們堆塊，堆管理塊和棧的大小。Massif能協助我們減少記憶體的使用，在帶有虛擬記憶體的現代系統中，它還能夠加速我們程式的運行，減少程式停留在交換區中的幾率。 
此外，lackey和nulgrind也會提供。Lackey是小型工具，很少用到；Nulgrind只是為開發人員展示如何建立一個工具。我們就不做介紹了。 

 

（二）. Valgrind下載與安裝

1、下載：

valgrind官網：http://valgrind.org下載

如果安裝有svn則可以直接下載最新版本：svn co svn://svn.valgrind.org/valgrind/trunk valgrind

2、安裝

cd valgrind

 ./autogen.sh

./configure --prefix=...

make

make install

 

（二）. 使用Memcheck 工具進行記憶體分析

1、編譯你的程式debug版本./TestMem

2、執行：valgrind --tool=memcheck --leak-check=full --log-file=./log.txt  ./TestMem

3、耐心等待並分析結果(log.txt結果檔案中會包含引起記憶體泄露的代碼在在源碼中的位置，即以下舉例說明中標明為紅色的部分）

舉例說明：

下面是一段有問題的C程式碼test.c

#include <stdlib.h>
void f(void)
{
int* x = malloc(10 * sizeof(int));
x[10] = 0; //問題1: 數組下標越界
} //問題2: 記憶體沒有釋放
int main(void)
{
f();
return 0;
}
1、 編譯器test.c
gcc -Wall test.c -g -o test
2、 使用Valgrind檢查程式BUG
valgrind --tool=memcheck --leak-check=full ./test
3、 分析輸出的調試資訊
==3908== Memcheck, a memory error detector.
==3908== Copyright (C) 2002-2007, and GNU GPL‘d, by Julian Seward et al.
==3908== Using LibVEX rev 1732, a library for dynamic binary translation.
==3908== Copyright (C) 2004-2007, and GNU GPL‘d, by OpenWorks LLP.
==3908== Using valgrind-3.2.3, a dynamic binary instrumentation framework.
==3908== Copyright (C) 2000-2007, and GNU GPL‘d, by Julian Seward et al.
==3908== For more details, rerun with: -v
==3908== 
--3908-- DWARF2 CFI reader: unhandled CFI instruction 0:50
--3908-- DWARF2 CFI reader: unhandled CFI instruction 0:50
/*數組越界錯誤*/
==3908== Invalid write of size 4 
==3908== at 0x8048384: f (test.c:6)
==3908== by 0x80483AC: main (test.c:11)
==3908== Address 0x400C050 is 0 bytes after a block of size 40 alloc‘d
==3908== at 0x40046F2: malloc (vg_replace_malloc.c:149)
==3908== by 0x8048377: f (test.c:5)
==3908== by 0x80483AC: main (test.c:11)
==3908== 
==3908== ERROR SUMMARY: 1 errors from 1 contexts (suppressed: 14 from 1)
==3908== malloc/free: in use at exit: 40 bytes in 1 blocks. 
==3908== malloc/free: 1 allocs, 0 frees, 40 bytes allocated.
==3908== For counts of detected errors, rerun with: -v
==3908== searching for pointers to 1 not-freed blocks.
==3908== checked 59,124 bytes.
==3908== 
==3908== 
/*有記憶體空間沒有釋放*/
==3908== 40 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1
==3908== at 0x40046F2: malloc (vg_replace_malloc.c:149)
==3908== by 0x8048377: f (test.c:5)
==3908== by 0x80483AC: main (test.c:11)
==3908== 
==3908== LEAK SUMMARY:
==3908== definitely lost: 40 bytes in 1 blocks.
==3908== possibly lost: 0 bytes in 0 blocks.
==3908== still reachable: 0 bytes in 0 blocks.
==3908== suppressed: 0 bytes in 0 blocks.

 

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