【内存泄漏】Valgrind内存泄漏内存越界等检测

目录

即看即用

详细

简介

Valgrind工具详解

安装

使用

检测内存泄漏

其他内存问题

memcheck 工具的常用选型

其他选项

附录 其他类似工具

实例分析:

03. 使用未初始化的内存

04. 使用野指针

05. 动态内存越界访问

06. 分配空间后没有释放

07. 不匹配使用delete或者free

08. 两次释放同一块内存

1. sample::printx()

valgrind的原理

valgrind--memcheck原理


即看即用

 

1、没有安装的先在程序运行的主机上安装,安装教程见:1.4安装

2、使用:

命令:

valgrind  --leak-check=full  --log-file=leak.log   /proc/path/proc_name

参数说明:--leak-check=full 信息显示具体泄漏位置

     --log-file=leak.log 将检测信息输入到日志leak.log中

     /proc/path/proc_name 需要检测的程序

 

3、报错信息和说明:

==29646== ERROR SUMMARY: 0 errors from 0 contexts (suppressed: 15 from 1)

==29646== malloc/free: in use at exit: 10 bytes in 1 blocks.   //指示在程序退出时,还有多少内存没有释放。

==29646== malloc/free: 1 allocs, 0 frees, 10 bytes allocated.  // 指示该执行过程malloc和free调用的次数。

==29646== For counts of detected errors, rerun with: -v     // 提示如果要更详细的信息,用-v选项。

==29646== searching for pointers to 1 not-freed blocks.

==29646== checked 56,164 bytes.

==29646==

==29646== LEAK SUMMARY:

==29646==    definitely lost: 10 bytes in 1 blocks. //确定的内存泄露(Definitely lost)

==29646==    possibly lost: 0 bytes in 0 blocks.   //可能的内存泄露(Possibly lost)

(发现了一个指向某块内存中部的指针,而不是指向内存块头部。这种指针一般是原先指向内存块头部,后来移动到了内存块的中部,还有可能该指针和该内存根本就没有关系,检测工具只是怀疑有内存泄漏)

==29646==    still reachable: 0 bytes in 0 blocks.// still reachable: 表示泄漏的内存在程序运行完的时候,仍旧有指针指向它,因而,这种内存在程序运行结束之前可以释放。一般情况下valgrind不会报这种泄漏,除非使用了参数 --show-reachable=yes。

==29646==    suppressed: 0 bytes in 0 blocks.

==29646== Rerun with --leak-check=full to see details of leaked memory.

==29661==  10 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1

==29661==  at 0x401A846: malloc (vg_replace_malloc.c:149)

==29661==  by 0x804835D: main (memleak.c:6)

==29776==   Invalid write of size 1             //堆内存越界被查出来(非法写操作)

==29776==    at 0x80483D2: main (invalidptr.c:7)

==29776==    Address 0x4159034 is 2 bytes after a block of size 10 alloc'd

==29776==    at 0x401A846: malloc (vg_replace_malloc.c:149)

==29776==    by 0x80483C5: main (invalidptr.c:6)

==29776==

==29776==    Source and destination overlap in memcpy(0x4159029, 0x4159028, 5) //踩内存

==29776==    at 0x401C96D: memcpy (mc_replace_strmem.c:116)

==29776==    by 0x80483E6: main (invalidptr.c:9)

==29776==

==29776==    Invalid free() / delete / delete[] //重复释放

==29776==    at 0x401B3FB: free (vg_replace_malloc.c:233)

==29776==    by 0x8048406: main (invalidptr.c:16)

==29776== Address 0x4159028 is 0 bytes inside a block of size 10 free'd

==29776==    at 0x401B3FB: free (vg_replace_malloc.c:233)

==29776==    by 0x80483F8: main (invalidptr.c:15)

==29776==

==29776==   Use of uninitialised value of size 4 //非法指针(size 4 ,32bit设备),导致coredump

==29776==    at 0x804840D: main (invalidptr.c:19)

==29776== 

==29776== Process terminating with default action of signal 11 (SIGSEGV): dumping core

==29776== Bad permissions for mapped region at address 0x80482AD

==29776==    at 0x804840D: main (invalidptr.c:19)

==29776==

 

详细

 

简介

https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-valgrind/index.html

    Valgrind是运行在Linux上一套基于仿真技术的程序调试和分析工具,是公认的最接近Purify的产品,它包含一个内核——一个软件合成的CPU,和一系列的小工具,每个工具都可以完成一项任务——调试,分析,或测试等。Valgrind可以检测内存泄漏和内存越界,还可以分析cache的使用等,灵活轻巧而又强大。    

一 Valgrind概观

Valgrind的最新版是3.2.3,该版本包含下列工具:

    1、memcheck:检查程序中的内存问题,如泄漏、越界、非法指针等。

    2、callgrind:检测程序代码覆盖,以及分析程序性能。

    3、cachegrind:分析CPU的cache命中率、丢失率,用于进行代码优化。

    4、helgrind:用于检查多线程程序的竞态条件。

    5、massif:堆栈分析器,指示程序中使用了多少堆内存等信息。

    6、lackey:

    7、nulgrind:

Valgrind工具详解


Valgrind是一套Linux下,开放源代码(GPL V2)的仿真调试工具的集合。Valgrind由内核(core)以及基于内核的其他调试工具组成。内核类似于一个框架(framework),它模拟了一个CPU环境,并提供服务给其他工具;而其他工具则类似于插件 (plug-in),利用内核提供的服务完成各种特定的内存调试任务。Valgrind的体系结构如下图所示:

【内存泄漏】Valgrind内存泄漏内存越界等检测_第1张图片


valgrind支持的工具:memcheck  addrcheck cachegrind Massid helgrind  Callgrind,运行时必须指明想用的工具,如果省略工具名,默认运行memcheck

1,memcheck


1),使用未初始化的内存
2),读/写已经被释放的内存
3),读/写内存越界
4),读/写不恰当的内存栈空间
5),内存泄露,指向一块内存的指针永远丢失
6),使用malloc/new/new[]和free/delete/delete[]不匹配
7),memcpy()相关函数中的src和dst的内存重叠
常用选项:--leak-check= [default:summary]
 

2,cachegrind

       Cache分析器,它模拟CPU中的一级缓存I1,Dl和二级缓存,能够精确地指出程序中cache的丢失和命中。如果需要,它还能够为我们提供cache丢失次数,内存引用次数,以及每行代码,每个函数,每个模块,整个程序产生的指令数。这对优化程序有很大的帮助。

    作一下广告:valgrind自身利用该工具在过去几个月内使性能提高了25%-30%。据早先报道,kde的开发team也对valgrind在提高kde性能方面的帮助表示感谢。

3,helgrind


查找多线程中的竞争数据
寻找内存中被多个线程访问,而又没有一贯加锁的区域,这些区域往往是线程之间失去同步的地方,而且会导致难以发掘的错误。Helgrind实现了名为“Eraser”的竞争检测算法,并做了进一步改进,减少了报告错误的次数。不过,Helgrind仍然处于实验阶段。


4,Callgrind


收集程序运行时的一些数据,函数调用关系等信息,汉可以有选择的进行cache模拟,在运行结束后,它会把分析数据写入一个文件,callgrind_annotate可以吧这个文件的内容转化成可读的形式


一般用法:

        valgrind --tool=callgrind ./test   会在当前目录下生成callgrind.out.[pid]

killall callgrind   结束程序
callgrind_annotate --auto=yes callgrind.out.[pid] > log
vi  log
5,Massif
堆栈分析器,能测量程序在堆栈中使用了多少内存
6,lackey
lackey是一个实例程序,以其为模板可以创建你自己的工具,在程序结束后,它打印一些基本的关于程序执行统计数据

 

5. Massif

    堆栈分析器,它能测量程序在堆栈中使用了多少内存,告诉我们堆块,堆管理块和栈的大小。Massif能帮助我们减少内存的使用,在带有虚拟内存的现代系统中,它还能够加速我们程序的运行,减少程序停留在交换区中的几率。

       Massif对内存的分配和释放做profile。程序开发者通过它可以深入了解程序的内存使用行为,从而对内存使用进行优化。这个功能对C++尤其有用,因为C++有很多隐藏的内存分配和释放

此外,lackey和nulgrind也会提供。Lackey是小型工具,很少用到;Nulgrind只是为开发者展示如何创建一个工具。我们就不做介绍了。

 

Valgrind的参数(所有工具都适应)
--tool=
-h --help
--version
-q --quiet     安静的运行,只打印错误信息
--verbose     更详细的信息
--trace-children= 跟踪子进程,默认no
--trace-fds=    跟踪打开的文件描述符,默认no
--time-stamp=    增加时间戳到LOG信息,默认no
--log-fd=     输出log信息到文件描述符
--log-file-exactly=   输出log信息到file
--xml=yes         将信息以xml格式输出,只有memcheck可用
--num-callers=
--error-exitcode=  如果发现错误则返回错误码
--db-attach=    当出现错误,valgrind会自动启动调试器,默认no
--db-command=   启动调试器的命令行选项


valgrind(memcheck)包含7类错误

1,illegal read/illegal write errors  
 提示信息:[invalid read of size 4]
2,use of uninitialised values 
  提示信息:[Conditional jump or move depends on uninitialised value]
3,use of uninitialised or unaddressable values in system calls  
  提示信息:[syscall param write(buf) points to uninitilaised bytes]
4,illegal frees  
  提示信息:[invalid free()]
5,when a heap block is freed with an inappropriate deallocation function  
  提示信息:[Mismatched free()/delete/delete[]]
6,overlapping source and destination blocks
  提示信息:[source and destination overlap in memcpy(,)]
7,memory leak detection
 1),still reachable 
    内存指针还在还有机会使用或释放,指针指向的动态内存还没有被释放就退出了
 2),definitely lost 
    确定的内存泄露,已经不能访问这块内存
 3),indirectly lost 
    指向该内存的指针都位于内存泄露处
 4),possibly lost 
    可能的内存泄露,仍然存在某个指针能够快速访问某块内存,但该指针指向的已经不是内存首位置


Invalid write of size 1 : 堆内存越界访问
Source and destination overlap in memcpy : 内存重叠
Invalid free() / delete / delete[]  : 重复释放
Use of uninitialised value of size 4 : 非法指针
HEAP SUMMARY:堆内存使用摘要
LEAK SUMMARY : 泄露摘要
ERROR SUMMARY: 错误总数

--trace-fds=yes
FILE DESCRIPTORS:3 OPEN AT EXIT :文件描述符

原文链接:https://blog.csdn.net/yinliyinli/article/details/51346431

 

安装

valgrind下载:

http://valgrind.org/downloads/valgrind-3.12.0.tar.bz2

 

valgrind安装:

1. tar -jxvf valgrind-3.12.0.tar.bz2

2. cd valgrind-3.12.0

3. ./configure

4. make

5. make install

 

输入valgrind–h显示valgrind的参数及提示,说明安装成

使用

Valgrind使用起来非常简单,你甚至不需要重新编译你的程序就可以用它。当然如果要达到最好的效果,获得最准确的信息,还是需要按要求重新编译一下的。比如在使用memcheck的时候,最好关闭优化选项。

      

 valgrind命令的格式如下:

       valgrind  [valgrind-options]  your-prog  [your-prog options]

 

一些常用的选项如下:

选项

作用

 

    -h --help

显示帮助信息。

 

--version

 

显示valgrind内核的版本,每个工具都有各自的版本。

 

-q --quiet

 

安静地运行,只打印错误信息。

 

-v --verbose

 

打印更详细的信息。

--tool= [default: memcheck]

 

最常用的选项。运行valgrind中名为toolname的工具。如果省略工具名,默认运行memcheck。

 

--db-attach= [default: no]

绑定到调试器上,便于调试错误。

 

 

检测内存泄漏

 

 示例代码如下:

#include 
#include 

int main(void)
{

       char *ptr;
       ptr = (char *)malloc(10);
       return 0;

}

保存为memleak.c并编译,然后用valgrind检测。

$ gcc -o memleak memleak.c

(valgrind和purify最大的不同在于:valgrind只接管程序执行的过程,编译时不需要valgrind干预,而purify会干预程序编译过程)

$ valgrind --tool=memcheck ./memleak

我们得到如下错误信息:

[konten@tencent test_valgrind]$ valgrind ./memleak

==29646== Memcheck, a memory error detector.

==29646== Copyright (C) 2002-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.

==29646== Using LibVEX rev 1732, a library for dynamic binary translation.

==29646== Copyright (C) 2004-2007, and GNU GPL'd, by OpenWorks LLP.

==29646== Using valgrind-3.2.3, a dynamic binary instrumentation framework.

==29646== Copyright (C) 2000-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.

==29646== For more details, rerun with: -v

==29646==

==29646==

==29646== ERROR SUMMARY: 0 errors from 0 contexts (suppressed: 15 from 1)

==29646== malloc/free: in use at exit: 10 bytes in 1 blocks.   //指示在程序退出时,还有多少内存没有释放。

==29646== malloc/free: 1 allocs, 0 frees, 10 bytes allocated. // 指示该执行过程malloc和free调用的次数。

==29646== For counts of detected errors, rerun with: -v // 提示如果要更详细的信息,用-v选项。

==29646== searching for pointers to 1 not-freed blocks.

==29646== checked 56,164 bytes.

==29646==

==29646== LEAK SUMMARY:

==29646==    definitely lost: 10 bytes in 1 blocks.

==29646==      possibly lost: 0 bytes in 0 blocks.

==29646==    still reachable: 0 bytes in 0 blocks.

==29646==         suppressed: 0 bytes in 0 blocks.

==29646== Rerun with --leak-check=full to see details of leaked memory.

[konten@tencent test_valgrind]$

以上结果中,红色的是手工添加的说明信息,其他是valgrind的输出。可以看到,如果我们仅仅用默认方式执行,valgrind只报告内存泄漏,但没有显示具体代码中泄漏的地方。

 

 因此我们需要使用 “--leak-check=full”选项启动 valgrind,我们再执行一次:

 

[konten@tencent test_valgrind]$ valgrind --leak-check=full ./memleak

==29661== Memcheck, a memory error detector.

==29661== Copyright (C) 2002-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.

==29661== Using LibVEX rev 1732, a library for dynamic binary translation.

==29661== Copyright (C) 2004-2007, and GNU GPL'd, by OpenWorks LLP.

==29661== Using valgrind-3.2.3, a dynamic binary instrumentation framework.

==29661== Copyright (C) 2000-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.

==29661== For more details, rerun with: -v

==29661==

==29661==

==29661== ERROR SUMMARY: 0 errors from 0 contexts (suppressed: 15 from 1)

==29661== malloc/free: in use at exit: 10 bytes in 1 blocks.

==29661== malloc/free: 1 allocs, 0 frees, 10 bytes allocated.

==29661== For counts of detected errors, rerun with: -v

==29661== searching for pointers to 1 not-freed blocks.

==29661== checked 56,164 bytes.

==29661==

==29661== 10 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1

==29661==    at 0x401A846: malloc (vg_replace_malloc.c:149)

==29661==    by 0x804835D: main (memleak.c:6)

==29661==

==29661== LEAK SUMMARY:

==29661==    definitely lost: 10 bytes in 1 blocks.

==29661==      possibly lost: 0 bytes in 0 blocks.

==29661==    still reachable: 0 bytes in 0 blocks.

==29661==         suppressed: 0 bytes in 0 blocks.

[konten@tencent test_valgrind]$

 

和上次的执行结果基本相同,只是多了上面蓝色的部分,指明了代码中出现泄漏的具体位置。

以上就是用valgrind检查内存泄漏的方法,用到的例子比较简单,复杂的代码最后结果也都一样。

 

其他内存问题

     

我们下面的例子中包括常见的几类内存问题:堆中的内存越界、踩内存、栈中的内存越界、非法指针使用、重复free。

#include 
#include 

int main(void)
{

    char *ptr = malloc(10);

    ptr[12] = 'a'; // 内存越界
    memcpy(ptr +1, ptr, 5); // 踩内存
    char a[10];
    a[12] = 'i'; // 数组越界
     free(ptr); // 重复释放
       free(ptr);
    char *p1;
    *p1 = '1'; // 非法指针

    return 0;

}

编译: gcc -o invalidptr invalidptr.c -g

执行:valgrind --leak-check=full ./invalidptr

结果如下:

[konten@tencent test_valgrind]$ valgrind --leak-check=full ./invalidptr

==29776== Memcheck, a memory error detector.

==29776== Copyright (C) 2002-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.

==29776== Using LibVEX rev 1732, a library for dynamic binary translation.

==29776== Copyright (C) 2004-2007, and GNU GPL'd, by OpenWorks LLP.

==29776== Using valgrind-3.2.3, a dynamic binary instrumentation framework.

==29776== Copyright (C) 2000-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.

==29776== For more details, rerun with: -v

==29776==

==29776== Invalid write of size 1 //堆内存越界被查出来

==29776==    at 0x80483D2: main (invalidptr.c:7)

==29776== Address 0x4159034 is 2 bytes after a block of size 10 alloc'd

==29776==    at 0x401A846: malloc (vg_replace_malloc.c:149)

==29776==    by 0x80483C5: main (invalidptr.c:6)

==29776==

==29776== Source and destination overlap in memcpy(0x4159029, 0x4159028, 5) //踩内存

==29776==    at 0x401C96D: memcpy (mc_replace_strmem.c:116)

==29776==    by 0x80483E6: main (invalidptr.c:9)

==29776==

==29776== Invalid free() / delete / delete[] //重复释放

==29776==    at 0x401B3FB: free (vg_replace_malloc.c:233)

==29776==    by 0x8048406: main (invalidptr.c:16)

==29776== Address 0x4159028 is 0 bytes inside a block of size 10 free'd

==29776==    at 0x401B3FB: free (vg_replace_malloc.c:233)

==29776==    by 0x80483F8: main (invalidptr.c:15)

==29776==

==29776== Use of uninitialised value of size 4

==29776==    at 0x804840D: main (invalidptr.c:19)

==29776== //非法指针,导致coredump

==29776== Process terminating with default action of signal 11 (SIGSEGV): dumping core

==29776== Bad permissions for mapped region at address 0x80482AD

==29776==    at 0x804840D: main (invalidptr.c:19)

==29776==

==29776== ERROR SUMMARY: 4 errors from 4 contexts (suppressed: 15 from 1)

==29776== malloc/free: in use at exit: 0 bytes in 0 blocks.

==29776== malloc/free: 1 allocs, 2 frees, 10 bytes allocated.

==29776== For counts of detected errors, rerun with: -v

==29776== All heap blocks were freed -- no leaks are possible.

Segmentation fault

[konten@tencent test_valgrind]$

从上面的结果看出,除了栈内存越界外,其他常见的内存问题都可以用valgrind简单的查出来。

 

3、显示代码覆盖

       用callgrind工具能方便的显示程序执行的代码覆盖情况。

       看如下例子:

      

4、显示线程竞态条件 <该版本暂不支持>

       用helgrind工具可以在多线程代码中找到可能产生竞态条件的地方。

 

memcheck 工具的常用选型

1、leak-check

    --leak-check= [default: summary]

    用于控制内存泄漏检测力度。

    no,不检测内存泄漏;

    summary,仅报告总共泄漏的数量,不报告具体泄漏位置;

    yes/full,报告泄漏总数、泄漏的具体位置。

2、show-reachable

    --show-reachable= [default: no]

    用于控制是否检测控制范围之外的泄漏,比如全局指针、static指针等。

#include 
#include 

//char *gptr = NULL;
int main(void)
{

    gptr = (char *)malloc(10);
    return 0;

}

对应以上代码,若--show-reachable为no,则valgrind不报告内存泄漏,否则会报告。

3、undef-value-errors

--undef-value-errors= [default: yes]

用于控制是否检测代码中使用未初始化变量的情况。

对应以下代码:

    int a;
    printf("a = %d \n", a);

若 --undef-value-errors=no,则valgrind不报告错误,否则报告“Use of uninitialised value ...”的错误。

其他选项

    --log-file=filename 将结果输出到文件。

    --log-socket=192.168.0.1:12345 输出到网络。

    --trace-children= [default: no]

    --track-fds= [default: no]

    --log-fd= [default: 2, stderr]

    --xml= [default: no]

    --num-callers= [default: 12]

    --show-below-main= [default: no]

五 Valgrind的编译安装

       1、下载源代码,下载地址http://valgrind.org/downloads/current.html#current ,截止目前为止,最新版本是3.2.3

       2、编译,在源代码目录下执行:

              ./configure --prefix=[你自己的安装目录]

              make;make install

       便好了。

       3、配置缺省选项

              valgrind提供3种方式用于设置缺省选项:

                     a、~/.valgrindrc文件;

           b、环境变量$VALGRIND_OPTS;

           c、当前目录下的.valgrindrc文件;

       优先顺序为 a、b、c

       .valgrindrc的格式为:

           --ToolName:OptionName=OptionVal

       如:

               --memcheck:leak-check=yes

                 --memcheck:show-reachable=yes

附录 其他类似工具

purify

 

实例分析:

原文链接:https://blog.csdn.net/dengjin20104042056/article/details/103915097

03. 使用未初始化的内存

程序中我们定义了一个指针p,但并未给他分配空间,但我们却使用它了。

程序示例:

#include 
#include  
#include  

int main(void)
{
    char ch; 
    char *p; 

    ch = *p; 

    printf("ch = %c\n", ch);

    return 0;
}

valgrind检测出到我们的程序使用了未初始化的变量。

【内存泄漏】Valgrind内存泄漏内存越界等检测_第2张图片

04. 使用野指针

p所指向的内存被释放了,p变成了野指针,但是我们却继续使用这片内存。

程序示例:

#include 
#include  
#include  

int main(void)
{
    int *p = NULL;

    p = malloc(sizeof(int));
    if (NULL == p)
    {   
        printf("malloc failed...\n"); 
        return 1;
    }   
    memset(p, 0, sizeof(int));

    *p = 88; 

    printf("*p = %d\n", *p);

    //释放内存
    free(p);

    printf("*p = %d\n", *p);

    return 0;
}

valgrind检测到我们使用了已经free的内存,并给出这片内存是哪里分配和哪里释放的。

【内存泄漏】Valgrind内存泄漏内存越界等检测_第3张图片

05. 动态内存越界访问

我们动态地分配了一片连续的存储空间,但我们在访问个数组时发生了越界访问。

程序示例:

#include 
#include  
#include  

int main(void)
{
    int i = 0;
    int *p = NULL;

    p = malloc(5 * sizeof(int));
    if (NULL == p)
    {   
        printf("malloc failed...\n"); 
        return 1;
    }   
    memset(p, 0, 10 * sizeof(int));

    for (int i = 0; i <= 5; i++) 
    {   
        p[i] = i + 1;  
    }   

    for (int i = 0; i <= 5; i++) 
    {   
        printf("p[%d]: %d\n", i, p[i]);
    }   

    return 0;
}

 valgrind检测出越界信息如下。

【内存泄漏】Valgrind内存泄漏内存越界等检测_第4张图片

注意:

valgrind不检查非动态分配数组的使用情况。

 

06. 分配空间后没有释放

内存泄漏的原因在于我们使用free或者new分配空间之后,没有使用free或者delete释放内存。

程序示例:

#include 
#include  
#include  

int main(void)
{
    int *p = NULL;

    p = malloc(sizeof(int));
        
    *p = 88; 

    printf("*p = %d\n", *p);

    return 0;
}

valgrind的记录显示上面的程序用了1次malloc,却调用了0次free。

【内存泄漏】Valgrind内存泄漏内存越界等检测_第5张图片

可以使用–leak-check=full进一步获取内存泄漏的信息,比如malloc具体行号。

【内存泄漏】Valgrind内存泄漏内存越界等检测_第6张图片

07. 不匹配使用delete或者free

一般我们使用malloc分配的空间,必须使用free释放内存。使用new分配的空间,使用delete释放内存。

程序示例:

#include 
#include  
#include  

int main(void)
{
    int *p = NULL;

    p = (int *)malloc(sizeof(int));
    
    *p = 88; 

    printf("*p = %d\n", *p);

    delete p;

    return 0;
}

不匹配地使用malloc/new/new[] 和 free/delete/delete[]则会被提示mismacth

【内存泄漏】Valgrind内存泄漏内存越界等检测_第7张图片

08. 两次释放同一块内存

一般情况下,内存分配一次,只释放一次。如果多次释放,可能会出现double free。

程序示例:

#include 
#include  
#include  

int main(void)
{
    int *p = NULL;

    p = (int *)malloc(sizeof(int));
    
    *p = 88; 

    printf("*p = %d\n", *p);

    free p;
	free p;
    
    return 0;
}

 多次释放同一内存,出现非法释放内存。

【内存泄漏】Valgrind内存泄漏内存越界等检测_第8张图片

09. 总结
内存泄露问题非常难定位,对于小工程项目来说,简单去检查代码中new和delete的匹配对数就基本能定位到问题,但是一旦代码量上升到以万单位时,仅靠肉眼检查来定位问题那就非常困难了,所以我们需要利用工具帮助我们找出问题所在。在Linux系统下内存检测工具首推Valgrind,一款非常好用的开源内存管理工具。Valgrind其实是一个工具集,内存错误检测只是它众多功能的一个,但我们用得最多的功能正是它——memcheck。

总之,valgrind工具可以检测下列与内存相关的问题 :

未释放内存的使用
对释放后内存的读/写
对已分配内存块尾部的读/写
内存泄露
不匹配的使用malloc/new/new[] 和 free/delete/delete[]
重复释放内存
10. 附录
 

更多实例:

https://blog.csdn.net/abcjennifer/article/details/49227333

内存泄漏是coding中经常容易出现的问题, 而且很难查。 本文中总结了几个常见的内存泄漏问题, 分别举例实现, 并列出用代码分析工具——valgrind中memcheck检查的结果, 一 一对错误进行排查。

本文围绕工程valgrind-sample进行讲解。 先看下工程结构:
【内存泄漏】Valgrind内存泄漏内存越界等检测_第9张图片

methods类写了几个可能存在内存操作问题的函数, main.cpp调用methods类函数:

methods.h:

#ifndef  VALGRIND_METHODS_H 
#define  VALGRIND_METHODS_H 

namespace sample{           
    void printx();          
    void access_violation();
    void mem_overlap();     
    void nonfree();         
}                           
#endif  //VALGRIND_METHODS_H

main.cpp:

#include                
#include "methods.h"              
#include                

int main(int argc, char *argv[]){ 
    sample::printx();           
    sample::access_violation(); 
    sample::mem_overlap();        
    sample::nonfree();          
}                                 

下面分别看这几个函数可能会遇到什么问题。

1. sample::printx()

void printx(){               
    int x;                   
    if (x == 0)              
    {                        
        printf("X is zero"); 
    }                        
}                            

问题显而易见, 变量赋值前引用, 但C编译器并不会报错。

valgrind ./valgrind-sample:

==17495== Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)
==17495== at 0x400D10: sample::printx() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==17495== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)

2. sample::access_violation()

void access_violation(){                                          
    int len = 5;                                                  
    int *pt = (int*)malloc(len*sizeof(int)); //problem1: not freed
    int *p = pt;                                                  
    for (int i = 0; i < len; i++){                                
        p++;                                                      
    }                                                             
    *p = 5; //problem2: heap block overrun                        
    printf("%d\n", *p); //problem3: heap block overrun            
}  

    
问题如code所示,
line3: 指针pt申请了空间,但是没有释放;
line8: pt申请了5个int的空间,p经过4次循环(i=3时)已达到最后申请的p[4], 在i=4时p所指向的空间没有申请过; (下面valgrind报告中 Invalid write of size 4)
line9: 同line8 (下面valgrind报告中 Invalid read of size 4 )

valgrind ./valgrind-sample:

==21058== Invalid write of size 4
==21058== at 0x400D74: sample::access_violation() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==21058== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==21058== Address 0x4b32054 is 0 bytes after a block of size 20 alloc’d
==21058== at 0x490514E: malloc (vg_replace_malloc.c:195)
==21058== by 0x400D44: sample::access_violation() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==21058== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==21058==
==21058== Invalid read of size 4
==21058== at 0x400D7E: sample::access_violation() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==21058== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==21058== Address 0x4b32054 is 0 bytes after a block of size 20 alloc’d
==21058== at 0x490514E: malloc (vg_replace_malloc.c:195)
==21058== by 0x400D44: sample::access_violation() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==21058== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==21058==

3. sample::mem_overlap()

void mem_overlap(){                     
    char str[11];                       
    for (int i = 0; i < 11; i++){       
        str[i] = i;                     
    }                                   
    memcpy(str + 1, str, 5);            

    char x[5] = "abcd";                 
    strncpy(x + 2, x, 3);               
}                                       


问题出在memcpy上, 将str指针位置开始copy 5个char到str+1所指空间,会造成内存覆盖。strncpy也是同理。

valgrind ./valgrind-sample:

==27473== Source and destination overlap in memcpy(0x7feffedc1, 0x7feffedc0, 5)
==27473== at 0x4907566: memcpy (mc_replace_strmem.c:482)
==27473== by 0x400DD1: sample::mem_overlap() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==27473== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==27473==
==27473== Source and destination overlap in strncpy(0x7feffeda5, 0x7feffeda3, 3)
==27473== at 0x490737B: strncpy (mc_replace_strmem.c:329)
==27473== by 0x400DFA: sample::mem_overlap() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==27473== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)

4. sample::nonfree()

void nonfree(){                                                    
    char* str = (char*)malloc(5*sizeof(char));                     
    char* ptr = str;                                               
    delete [] ptr; //problem: delete - new; malloc - free
    free(str); //problem: release freed memory            
    ptr[1] = 'a'; //problem: use released memory          
}                                                                  



问题如code所示。
line 4: 用malloc申请空间的指针用free释放;用new申请的空间用delete释放 (valgrind中Mismatched free() / delete / delete []);
line 5: 由于ptr=str, ptr已被释放,str无需再释放,此处释放了已经被释放的内存(valgrind中 Invalid free() / delete / delete[]);
line 6: 用到了已经被释放的内存(valgrind中Invalid write of size 1);

valgrind ./valgrind-sample:

==29210== Mismatched free() / delete / delete []
==29210== at 0x4906510: operator delete (vg_replace_malloc.c:368)
==29210== by 0x400E2B: sample::nonfree() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210== Address 0x4b32040 is 0 bytes inside a block of size 5 alloc’d
==29210== at 0x490514E: malloc (vg_replace_malloc.c:195)
==29210== by 0x400E0F: sample::nonfree() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210==
==29210== Invalid free() / delete / delete[]
==29210== at 0x4905E72: free (vg_replace_malloc.c:325)
==29210== by 0x400E34: sample::nonfree() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210== Address 0x4b32040 is 0 bytes inside a block of size 5 free’d
==29210== at 0x4906510: operator delete (vg_replace_malloc.c:368)
==29210== by 0x400E2B: sample::nonfree() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210==
==29210== Invalid write of size 1
==29210== at 0x400E3C: sample::nonfree() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210== Address 0x4b32041 is 1 bytes inside a block of size 5 free’d
==29210== at 0x4906510: operator delete (vg_replace_malloc.c:368)
==29210== by 0x400E2B: sample::nonfree() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)

最后,整个methods.cpp文件如下:

methods.cpp:

#include                                                          
#include                                                           
#include                                                          
#include "methods.h"                                                        

namespace sample{                                                           
    void printx(){                                                          
        int x;                                                              
        if (x == 0)                                                         
        {                                                                   
            printf("X is zero");                                            
        }                                                                   
    }                                                                       

    void access_violation(){                                                
        int len = 5;                                                        
        int *pt = (int*)malloc(len*sizeof(int)); //problem1: not freed      
        int *p = pt;                                                        
        for (int i = 0; i < len; i++){                                      
            p++;                                                            
        }                                                                   
        *p = 5; //problem2: heap block overrun                              
        printf("%d\n", *p); //problem3: heap block overrun                  
    }                                                                       

    void mem_overlap(){                                                     
        char str[11];                                                       
        for (int i = 0; i < 11; i++){                                       
            str[i] = i;                                                     
        }                                                                   
        memcpy(str + 1, str, 5);                                            

        char x[5] = "abcd";                                                 
        strncpy(x + 2, x, 3);                                               
    }                                                                       

    void nonfree(){                                                         
        char* str = (char*)malloc(5*sizeof(char));                          
        char* ptr = str;                                                    
        delete [] ptr; //problem: delete - new; malloc - free     
        free(str); //problem: release freed memory                 
        ptr[1] = 'a'; //problem: use released memory               
    }                                                                       
}                                        

 

valgrind的原理

 

valgrind--memcheck原理

基本原理:

memcheck实现了一个仿真的CPU,被监控的程序被这个仿真CPU解释执行,从而有机会在所有的内存读写指令发生的时候,检测地址的合法性和读操作的合法性。

 

一,如何知道那些地址是合法的(内存已分配)?

 

维护一张合法地址表(Valid-address (A) bits),当前所有可以合法读写(已分配)的地址在其中有对应的表项。该表通过以下措施维护

全局数据(data, bss section)--在程序启动的时候标记为合法地址

局部变量--监控sp(stack pointer)的变化,动态维护

动态分配的内存--截获 分配/释放 内存的调用 :malloc, calloc, realloc, valloc, memalign, free, new, new[], delete and delete[]

系统调用--截获mmap映射的地址

其他--可以显示知会memcheck某地字段是合法的

 

二,如何知道某内存是否已经被赋值?

维护一张合法值表(Valid-value (V) bits),指示对应的bit是否已经被赋值。因为虚拟CPU可以捕获所有对内存的写指令,所以这张表很容易维护。

局限:

-memcheck无法检测global和stack上的内存溢出,因为溢出的地方也在Valid-address (A) bits中。这是由memcheck 的工作原理决定的。

-慢,20到30倍,被虚拟CPU解释一遍,当然慢

-内存占用高,因为要维护两张表格,而这两张表的维度正比于程序的内存

 

【内存泄漏】Valgrind内存泄漏内存越界等检测_第10张图片

原文链接:https://blog.csdn.net/u014652595/article/details/23660347

 

推荐:https://www.cnblogs.com/AndyStudy/p/6409287.html

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