Linux下调试内存问题

      C 语言作为 Linux 系统上标准的编程语言给予了我们对动态内存分配很大的控制权。然而，这种自由可能会导致严重的内存管理问题，而这些问题可能导致程序崩溃或随时间的推移导致性能降级。

• 内存泄漏，即 malloc() 内存在对应的 free() 调用执行后永不被释放
• 缓冲区溢出，例如对以前分配到某数组的内存进行写操作

      这是一些常见的问题，它们可能很难检测到。下面有几个调试工具，它们极大地简化了检测和找出内存问题的过程。

1. MEMWATCH  (download)

      由 Johan Lindh 编写，是一个开放源代码 C 语言内存错误检测工具，您可以点击上面连接自己下载它。只要在代码中添加一个头文件并在 gcc 语句中定义了 MEMWATCH 之后，您就可以跟踪程序中的内存泄漏和错误了。MEMWATCH 支持 ANSI C，它提供结果日志纪录，能检测双重释放（double-free）、错误释放（erroneous free）、没有释放的内存（unfreed memory）、溢出和下溢等等。

      例子文件：mem_test1.c。其中代码将分配两个 512 字节的内存块，然后指向第一个内存块的指针被设定为指向第二个内存块。结果，第二个内存块的地址丢失，从而产生了内存泄漏。

#include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include "memwatch.h" int main(void) { char *ptr1; char *ptr2; ptr1 = malloc(512); ptr2 = malloc(512); ptr2 = ptr1; free(ptr2); free(ptr1); }

     现在我们编译mem_test1.c 和 memwatch.c。下面是一个 makefile 示例：

              gcc -DMEMWATCH -DMW_STDIO mem_test1.c memwatch.c -o mem_test1
     当运行 mem_test1 程序后，它会生成一个关于泄漏的内存的报告 memwatch.log，下面展示了输出内容：

 

==== MEMWATCH 2.71 Copyright (C) 1992-1999 Johan Lindh ====
...
double-free: <4> mem_test1.c(12), 0x80517b4 was freed from mem_test1.c(11)
...

unfreed: <2> mem_test1.c(9), 512 bytes at 0x80519e4  {FE FE FE FE FE FE FE FE FE FE FE FE ..............}

Memory usage statistics (global):
  N)umber of allocations made: 2
  L)argest memory usage : 1024
  T)otal of all alloc() calls: 1024
  U)nfreed bytes totals : 512

Memory usage statistics (detail):
...

     MEMWATCH 显示了真正导致问题的行。如果你释放一个已经释放过的指针，它会告诉你。对于没有释放的内存也一样。日志结尾部分显示统计信息，包括泄漏了多少内存，使用了多少内存，以及总共分配了多少内存。

 

2. YAMD (download)

     由 Nate Eldredge 编写，可以查找 C 和 C++ 中动态的、与内存分配有关的问题。点击上面的连接下载YAMD，执行 make 命令来构建程序；然后执行 make install 命令安装程序并设置工具。

     一旦您下载并安装了 YAMD 之后，在 mem_test1.c 上使用它。删除文件中的 #include memwatch.h 并对 makefile 进行如下小小的修改：
               gcc -g mem_test1.c -o mem_test1
    您可以使用下面的命令来启动 YAMD：
               run-yamd ./mem_test1
  YAMD 将显示我们已经释放了内存，而且存在内存泄漏，输出如下：

YAMD version 0.32
Executable: /usr/src/test/yamd-0.32/mem_test1
...
INFO: Normal allocation of this block
Address 0x40025e00, size 512
...
INFO: Normal allocation of this block
Address 0x40028e00, size 512
...
INFO: Normal deallocation of this block
Address 0x40025e00, size 512
...
ERROR: Multiple freeing At
free of pointer already freed
Address 0x40025e00, size 512
...
WARNING: Memory leak
Address 0x40028e00, size 512
WARNING: Total memory leaks:
1 unfreed allocations totaling 512 bytes
*** Finished at Tue ... 10:07:15 2002
Allocated a grand total of 1024 bytes 2 allocations
Average of 512 bytes per allocation
Max bytes allocated at one time: 1024
24 K alloced internally / 12 K mapped now / 8 K max
Virtual program size is 1416 K
End.

     MEMWATCH 和 YAMD 都是很有用的调试工具，它们的使用方法有所不同。对于 MEMWATCH，您需要添加包含文件 memwatch.h 并打开两个编译时标记(MEMWATCH和MW_STDIO )。对于链接（link）语句，YAMD 只需要 -g 选项。