Memory Leak和Valgrind

首先必须搞懂什么才是Memory Leak？其实业界一直有两种定义。

a. 大众化说法：一块内存由new或者malloc分配了，在程序结束前一直没有被回收。但程序始终有指针指向这块内存。

b. 更严格的说法：一块内存由new或者malloc分配在堆上面，在程序结束前，已经没有任何指针能够指向这块内存了。

对于第一种Memory Leak，其实危害不大，因为一旦进程结束了，所有该进程分配的内存（包括Leak掉的内存）都会被kernel回收。对于第二种Memory Leak，大家一致认为对大型服务器端运行的程序是有危害的。如果程序一直在执行，Leak的内存会越来越多，可能会耗尽程序的堆内存。

相应的，在Valgrind里面，称第一种Leak为“still reachable”，称第二种为“memory leak”。对于memory leak又分为两种。Directly lost和Indirectly lost。

上图中的BBB在case （1），（2）情况下是Still reachable。Case (3）是Directly lost，而Case（4）是Indirectly lost。用一个例子能够很清楚的说明问题。

#include <stdlib.h>
#include <string.h>

void **rrr;
int main(void)
{
    /* Allocation of AAA block, start-pointer in RRR */
    rrr = malloc(sizeof(void *));

    /* Allocation of BBB block, start-pointer in AAA */
    *rrr = strdup("bbb");

    /* oops, we lost the start-pointer to AAA */
    rrr = NULL;
    return 0;
}

用Valgrind检查上面的代码：

$ valgrind --leak-check=full --show-reachable=yes ./a.out
==16420== 4 bytes in 1 blocks are indirectly lost in loss record 1 of 2
==16420== at 0x4A05E1C: malloc (vg_replace_malloc.c:195)
==16420== by 0x374EA79771: strdup (in /lib64/libc-2.5.so)
==16420== by 0x4005E2: main (in /home/zzhan17/test/a.out)
==16420==
==16420== 12 (8 direct, 4 indirect) bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 2 of 2
==16420== at 0x4A05E1C: malloc (vg_replace_malloc.c:195)
==16420== by 0x4005CA: main (in /home/zzhan17/test/a.out)
==16420==
==16420== LEAK SUMMARY:
==16420== definitely lost: 8 bytes in 1 blocks
==16420== indirectly lost: 4 bytes in 1 blocks
==16420== possibly lost: 0 bytes in 0 blocks
==16420== still reachable: 0 bytes in 0 blocks
==16420== suppressed: 0 bytes in 0 blocks

如果把上面的“rrr = NULL; ”代码删除， Valgrind不会报告任何memory leak但会显示有memory still reachable，原因是void **rrr是global pointer，程序退出时rrr还能指向AAA和BBB。

因此，最为重要的是分析Definitely lost和Indirect lost，也就是以上的Case 3, 4和9。所谓的Interior lost是指向block内的指针，也就是我们常说的野指针。所以很多Possible lost并不是真正的Memory leak。

以后有空的话还会给大家介绍Valgrind的其他模块，如Callgrind，CacheGrind，还有图形化的工具KCacheGrind。这些对Performance Tuning都很有帮助。