如何使用Valgrind memcheck工具进行C/C++的内存泄漏检测

系统编程中一个重要的方面就是有效地处理与内存相关的问题。你的工作越接近系统，你就需要面对越多的内存问题。有时这些问题非常琐碎，而更多时候它会演变成一个调试内存问题的恶梦。所以，在实践中会用到很多工具来调试内存问题。 在本文中，我们将讨论最流行的开源内存管理框架 VALGRIND。 摘自 Valgrind.org： Valgrind是用于构建动态分析工具的探测框架。它包括一个工具集，每个工具执行某种类型的调试、分析或类似的任务，以帮助完善你的程序。Valgrind的架构是模块化的，所以可以容易地创建新的工具而又不会扰乱现有的结构。

mingshun 翻译于 8天前 0人顶 顶 翻译的不错哦!

许多有用的工具被作为标准而提供。 Memcheck是一个内存错误检测器。它有助于使你的程序，尤其是那些用C和C++写的程序，更加准确。 Cachegrind是一个缓存和分支预测分析器。它有助于使你的程序运行更快。 Callgrind是一个调用图缓存生成分析器。它与Cachegrind的功能有重叠，但也收集Cachegrind不收集的一些信息。 Helgrind是一个线程错误检测器。它有助于使你的多线程程序更加准确。 DRD也是一个线程错误检测器。它和Helgrind相似，但使用不同的分析技术，所以可能找到不同的问题。 Massif是一个堆分析器。它有助于使你的程序使用更少的内存。 DHAT是另一种不同的堆分析器。它有助于理解块的生命期、块的使用和布局的低效等问题。 SGcheck是一个实验工具，用来检测堆和全局数组的溢出。它的功能和Memcheck互补：SGcheck找到Memcheck无法找到的问题，反之亦然。 BBV是个实验性质的SimPoint基本块矢量生成器。它对于进行计算机架构的研究和开发很有用处。 也有一些对大多数用户没有用的小工具：Lackey是演示仪器基础的示例工具；Nulgrind是一个最小化的Valgrind工具，不做分析或者操作，仅用于测试目的。 在这篇文章我们将关注“memcheck”工具。

ley 翻译于 8天前 0人顶 顶 翻译的不错哦!

使用 Valgrind Memcheck memcheck工具的使用方式如下: 1 valgrind --tool=memcheck ./a.out 从上面的命令可以清楚的看到, 主要的命令是valgrind，而我们想使用的工具是通过'-tool'选项来指定的. 上面的‘a.out’指的是我们想使用memcheck运行的可执行文件. 该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 注意: 上面列出的并不很全面，但却包含了能被该工具检测到的很多普遍的问题. 让我们一个一个地对上面的场景进行讨论: 注意: 下面讨论的所有测试代码都应该使用gcc并且加上-g选项(用来在memcheck的输出中生成行号)进行编译. 就想我们之前讨论过的 C程序被编译成可执行文件, 它需要经历四个不同的阶段.

雅典娜拉 翻译于 7天前 0人顶 顶 翻译的不错哦!

1. 使用未初始化的内存 Code : 01 #include 02 #include 03 04 int main(void) 05 { 06 char*p; 07 08 charc = *p; 09 10 printf("\n [%c]\n",c); 11 12 return 0; 13 } 在上面的代码中，我们尝试使用未初始化的指针 ‘p’. 让我们运行Memcheck来看下结果. 01 $ valgrind --tool=memcheck ./val 02 ==2862== Memcheck, a memory error detector 03 ==2862== Copyright (C) 2002-2009, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al. 04 ==2862== Using Valgrind-3.6.0.SVN-Debian and LibVEX; rerun with -h for copyright info 05 ==2862== Command: ./val 06 ==2862== 07 ==2862== Use of uninitialised value of size 8 08 ==2862== at 0x400530: main (valgrind.c:8) 09 ==2862== 10 11 [#] 12 ==2862== 13 ==2862== HEAP SUMMARY: 14 ==2862== in use at exit: 0 bytes in 0 blocks 15 ==2862== total heap usage: 0 allocs, 0 frees, 0 bytes allocated 16 ==2862== 17 ==2862== All heap blocks were freed -- no leaks are possible 18 ==2862== 19 ==2862== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v 20 ==2862== Use --track-origins=yes to see where uninitialized values come from 21 ==2862== ERROR SUMMARY: 1 errors from 1 contexts (suppressed: 4 from 4) 从上面的输出可以看到,Valgrind检测到了未初始化的变量，然后给出了警告(上面加粗的几行(译者注：貌似上面没有加粗的)). 2. 在内存被释放后进行读/写 Code : 01 #include 02 #include 03 04 int main(void) 05 { 06 char *p = malloc(1); 07 *p = 'a'; 08 09 charc = *p; 10 11 printf("\n [%c]\n",c); 12 13 free(p); 14 c = *p; 15 return 0; 16 } 上面的代码中，我们有一个释放了内存的指针 ‘p’ 然后我们又尝试利用指针获取值. 让我们运行memcheck来看一下Valgrind对这种情况是如何反应的. 01 $ valgrind --tool=memcheck ./val 02 ==2849== Memcheck, a memory error detector 03 ==2849== Copyright (C) 2002-2009, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al. 04 ==2849== Using Valgrind-3.6.0.SVN-Debian and LibVEX; rerun with -h for copyright info 05 ==2849== Command: ./val 06 ==2849== 07 08 [a] 09 ==2849== Invalid read of size 1 10 ==2849== at 0x400603: main (valgrind.c:30) 11 ==2849== Address 0x51b0040 is 0 bytes inside a block of size 1 free'd 12 ==2849== at 0x4C270BD: free (vg_replace_malloc.c:366) 13 ==2849== by 0x4005FE: main (valgrind.c:29) 14 ==2849== 15 ==2849== 16 ==2849== HEAP SUMMARY: 17 ==2849== in use at exit: 0 bytes in 0 blocks 18 ==2849== total heap usage: 1 allocs, 1 frees, 1 bytes allocated 19 ==2849== 20 ==2849== All heap blocks were freed -- no leaks are possible 21 ==2849== 22 ==2849== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v 23 ==2849== ERROR SUMMARY: 1 errors from 1 contexts (suppressed: 4 from 4) 从上面的输出内容可以看到，Valgrind检测到了无效的读取操作然后输出了警告 ‘Invalid read of size 1′. 另注,使用gdb来调试c程序. 3. 从已分配内存块的尾部进行读/写 Code : 01 #include 02 #include 03 04 int main(void) 05 { 06 char *p = malloc(1); 07 *p = 'a'; 08 09 charc = *(p+1); 10 11 printf("\n [%c]\n",c); 12 13 free(p); 14 return 0; 15 } 在上面的代码中，我们已经为‘p’分配了一个字节的内存,但我们在将值读取到 ‘c’中的时候使用的是地址p+1. 现在我们使用Valgrind运行上面的代码 : 01 $ valgrind --tool=memcheck ./val 02 ==2835== Memcheck, a memory error detector 03 ==2835== Copyright (C) 2002-2009, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al. 04 ==2835== Using Valgrind-3.6.0.SVN-Debian and LibVEX; rerun with -h for copyright info 05 ==2835== Command: ./val 06 ==2835== 07 ==2835== Invalid read of size 1 08 ==2835== at 0x4005D9: main (valgrind.c:25) 09 ==2835== Address 0x51b0041 is 0 bytes after a block of size 1 alloc'd 10 ==2835== at 0x4C274A8: malloc (vg_replace_malloc.c:236) 11 ==2835== by 0x4005C5: main (valgrind.c:22) 12 ==2835== 13 14 [] 15 ==2835== 16 ==2835== HEAP SUMMARY: 17 ==2835== in use at exit: 0 bytes in 0 blocks 18 ==2835== total heap usage: 1 allocs, 1 frees, 1 bytes allocated 19 ==2835== 20 ==2835== All heap blocks were freed -- no leaks are possible 21 ==2835== 22 ==2835== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v 23 ==2835== ERROR SUMMARY: 1 errors from 1 contexts (suppressed: 4 from 4) 同样，该工具在这种情况下也检测到了无效的读取操作. 4. 内存泄露 Code: 01 #include 02 #include 03 04 int main(void) 05 { 06 char *p = malloc(1); 07 *p = 'a'; 08 09 charc = *p; 10 11 printf("\n [%c]\n",c); 12 13 return 0; 14 } 在这次的代码中, 我们申请了一个字节但是没有将它释放.现在让我们运行Valgrind看看会发生什么： 01 $ valgrind --tool=memcheck --leak-check=full ./val 02 ==2888== Memcheck, a memory error detector 03 ==2888== Copyright (C) 2002-2009, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al. 04 ==2888== Using Valgrind-3.6.0.SVN-Debian and LibVEX; rerun with -h for copyright info 05 ==2888== Command: ./val 06 ==2888== 07 08 [a] 09 ==2888== 10 ==2888== HEAP SUMMARY: 11 ==2888== in use at exit: 1 bytes in 1 blocks 12 ==2888== total heap usage: 1 allocs, 0 frees, 1 bytes allocated 13 ==2888== 14 ==2888== 1 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1 15 ==2888== at 0x4C274A8: malloc (vg_replace_malloc.c:236) 16 ==2888== by 0x400575: main (valgrind.c:6) 17 ==2888== 18 ==2888== LEAK SUMMARY: 19 ==2888== definitely lost: 1 bytes in 1 blocks 20 ==2888== indirectly lost: 0 bytes in 0 blocks 21 ==2888== possibly lost: 0 bytes in 0 blocks 22 ==2888== still reachable: 0 bytes in 0 blocks 23 ==2888== suppressed: 0 bytes in 0 blocks 24 ==2888== 25 ==2888== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v 26 ==2888== ERROR SUMMARY: 1 errors from 1 contexts (suppressed: 4 from 4) 输出行(上面加粗的部分)显示，该工具能够检测到内存的泄露. 注意: 在这里我们增加了一个选项‘–leak-check=full’来得到内存泄露的详细细节.

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5. 不匹配地使用malloc/new/new[] 和 free/delete/delete[] Code: 01 #include 02 #include 03 #include 04 05 int main(void) 06 { 07 char *p = (char*)malloc(1); 08 *p = 'a'; 09 10 charc = *p; 11 12 printf("\n [%c]\n",c); 13 delete p; 14 return 0; 15 } 上面的代码中，我们使用了malloc()来分配内存，但是使用了delete操作符来删除内存. 注意 : 使用g++来编译上面的代码，因为delete操作符是在C++中引进的，而要编译C++需要使用g++. 让我们运行来看一下 : 01 $ valgrind --tool=memcheck --leak-check=full ./val 02 ==2972== Memcheck, a memory error detector 03 ==2972== Copyright (C) 2002-2009, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al. 04 ==2972== Using Valgrind-3.6.0.SVN-Debian and LibVEX; rerun with -h for copyright info 05 ==2972== Command: ./val 06 ==2972== 07 08 [a] 09 ==2972== Mismatched free() / delete / delete [] 10 ==2972== at 0x4C26DCF: operator delete(void*) (vg_replace_malloc.c:387) 11 ==2972== by 0x40080B: main (valgrind.c:13) 12 ==2972== Address 0x595e040 is 0 bytes inside a block of size 1 alloc'd 13 ==2972== at 0x4C274A8: malloc (vg_replace_malloc.c:236) 14 ==2972== by 0x4007D5: main (valgrind.c:7) 15 ==2972== 16 ==2972== 17 ==2972== HEAP SUMMARY: 18 ==2972== in use at exit: 0 bytes in 0 blocks 19 ==2972== total heap usage: 1 allocs, 1 frees, 1 bytes allocated 20 ==2972== 21 ==2972== All heap blocks were freed -- no leaks are possible 22 ==2972== 23 ==2972== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v 24 ==2972== ERROR SUMMARY: 1 errors from 1 contexts (suppressed: 4 from 4) 从上面的输出可以看到 (加粗的行), Valgrind清楚的说明了‘不匹配的使用了free() / delete / delete []‘ 你可以尝试在测试代码中使用'new'和'free'进行组合来看看Valgrind给出的结果是什么.

雅典娜拉 翻译于 7天前 1人顶 顶 翻译的不错哦!

6. 两次释放内存 Code : 01 #include 02 #include 03 04 int main(void) 05 { 06 char *p = (char*)malloc(1); 07 *p = 'a'; 08 09 char c = *p; 10 printf("\n [%c]\n",c); 11 free(p); 12 free(p); 13 return 0;