内存检查工具valgrind

1. valgrind概述

Valgrind是一套Linux下的开放源代码的仿真调试工具的集合。valgrind由内核以及基于内核的其他调试工具组成。

Valgrind包括以下的一些工具：

• Memcheck：一个重量级的内存检查器，能够发现开发中绝大多数内存错误使用情况（比如使用未初始化的内存、使用已经释放了的内存、内存访问越界等）
• Callgrind：收集程序运行时的一些数据，建立函数调用关系图，还可以有选择地进行Cache模拟
• Cachegrind：主要用来检查程序中缓存使用出现的问题
• Helgrind：主要用来检查多线程程序中出现的竞争问题
• Massif：堆栈分析器，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
• Extension：可以利用Core提供的功能，自己编写特定的内存调试工具

在了解valgrind之前可以了解一下Linux程序内存空间布局

2. valgrind安装

首先，下载安装包（注意下当前最新版本的valgrind，否则后面会报错）：

wget http://www.valgrind.org/ddownloads/valgrind-3.14.0.tar.bz2

解压安装包：

tar xvf valgrind-3.14.0.tar.bz2

进入目标文件夹：

cd valgrind-3.14.0

指定安装路径和生成makefile：

./configure --prefix=/home/ubuntu/valgrind //这里仅为本人路径
//未下载最新安装包，可能报如下错误
configure: error: please use gcc >= 3.0 or clang >= 2.9 or icc >= 13.0

执行make与make install ：

make
make install

3. valgrind使用

//test.cpp
#include 
#include 
using namespace std;
void func() {
    int *x = (int *)malloc(10 * sizeof(int));
    x[10] = 0;
}
int main()
{
    func();
    cout << "done" << endl;
    return 0;
}

用g++编译，得到可执行文件test:

 g++ -g -o test test.cpp

使用Valgrind分析，执行如下命令：

./valgrind/bin/valgrind --tool=memcheck --leak-check=yes --show-reachable=yes  ./test

由于我安装的valgrind是存放在表目录，所以./进入目录到/bin/valgrind文件下才能有效使用valgrind，后面的--tool=tool name是指定具体的工具，./test执行文件：

对该结果进行简要的分析：

• 首先，下图左边显示类似行号的数字（28473）表示的是进程id，在其下面的是Valgrind的版本信息：
  
• 进一步分析：
  下面的提示了Valgrind通过运行被测试程序发现的一些内存问题：
  1）这是一个对内存的非法写操作，非法写操作的内存是4Byte
  2）发生错误时的函数堆栈，具体的源代码行号是第6行
  3）非法写操作的具体地址空间
  
  下面是对发现的内存问题和内存泄漏问题的总结。程序结束时，内存泄漏了40Byte的内存：
  

使用Valgrind可以检查以下一些常见的内存错误使用情况：

• 使用未初始化的内存 ：主要是局部变量以及动态申请的变量，其初始值为随机值，使用这些变量将引发内存错误
• 内存读写越界：指访问了没有权限访问的内存地址空间
• 内存覆盖：比如C库中有些函数可直接操作内存，容易引发内存覆盖
• 动态内存管理错误：1）申请和释放不一致 2）申请和释放不匹配 3）释放后仍然读写
• 内存泄漏：指在程序中动态申请的内存，在使用完既没有释放，又无法被程序的其他部分访问

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valgrind的使用