Valgrind介绍2

Valgrind介绍

分类： unix/linux 玩转开源 2012-11-27 14:07  699人阅读  评论(0)  收藏  举报

linux Linux LINUX valgrind 内存检测 工具 开源

一、什么是valgrind

valgrind是一款运行在linux下的，用来定位c/c++程序中内存使用方面的错误的工具，包括：内存泄漏、使用未初始化的内存、读/写已释放的内存、读/写内存越界、使用malloc/new/new[]和free/delete/delete[]不匹配，等等。         

      Valgrind是帮助程序员寻找程序里的bug和改进程序性能的工具。程序通过valgrind运行时，valgrind收集各种有用的信息，通过这些信息可以找到程序中潜在的bug和性能瓶颈。

二、valgrind的安装

•下载

   http://www.valgrind.org

  下载最新版valgrind-3.3.1.tar.bz2

•安装

   解压安装包：tar–jxvfvalgrind3.3.1.tar.bz2
解压后生成目录valgrind-3.3.1

   cd valgrind-3.3.1

   ./configure

   make

   make install

好了，现在已经安装好了valgrind，可以开始了解如何使用它了。

三、valgrind的工具介绍

•使用Valgrind的工具包，你可以自动的检测许多内存管理和线程的bug，避免花费太多的时间在bug寻找上，使得你的程序更加稳固

•Valgrind支持很多工具:Memcheck，Addrcheck，Cachegrind，Massif，Helgrind和Callgrind等   

•在运行Valgrind时，你必须指明想用的工具；

    valgrind默认使用memcheck工具，即默认参数

    --tools=memcheck

memcheck

  这个工具可以用来寻找c、c++程序中内存管理的错误。写c或c++程序时，很多隐藏很深的bug是内存操作上出了问题，而这些在Memcheck面前都无处遁形。 

   Memcheck可以检查出下列几种内存操作上的错误：

•读写已经释放的内存

•读写内存块越界

•使用还未初始化的变量

•将无意义的参数传递给系统调用

• 内存泄漏 

Cachegrind

•用于检查缓存使用的工具

•它模拟CPU中的一级缓存I1,D1和L2二级缓存，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。

•在x86和amd64上，cachegrind通过CPUID自动探测机器的cache配置，所以在多数情况下它不再需要更多的配置信息了。

•cache对目前系统的性能有决定性的影响。因此这些信息可以指导程序员调整代码，最大限度的提高程序性能。

Callgrind

•Callgrind收集程序运行时的一些数据，函数调用关系等信息，还可以有选择地进行cache模拟。在运行结束时，它会把分析数据写入一个文件。

•callgrind_annotate可以把这个文件的内容转化成可读的形式。

Helgrind

•用于检测多线程竞争资源的工具

•它主要用来检查多线程程序中出现的竞争问题。Helgrind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。

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

•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）

四、Valgrind使用方法

•对被测程序的要求：

   要求用gcc编译时使用-g选项

   例如对test.c程序进行编译：gcc-g -o test test.c

•基本用法：

   valgrind[option] exefilearg...

   [option]:参数选项

   exefile：可执行程序

   arg...：程序参数

•使用内存检测：

   option参数必须加上--leak-check=yes

   举例：以程序test为例，检查test程序内存错误：

    valgrind--leak-check=yes ./test

•详细参数说明见valgrind在线帮助手册 http://www.valgrind.org/docs/manual/mc-manual.html

五、Valgrind使用参数

5.1基本选项：这些选项对所有工具都有效

•  -h --help
 显示所有选项的帮助，包括内核和选定的工具两者。

• --help-debug
  和--help相同，并且还能显示通常只有Valgrind的开发人员使用的调试选项。

• --version
 显示Valgrind内核的版本号。工具可以有他们自已的版本号。这是一种保证工具只在它们可以运行的内核上工作的一种设置。这样可以减少在工具和内核之间版本兼容性导致奇怪问题的概率。

• -q --quiet
  安静的运行，只打印错误信息。在进行回归测试或者有其它的自动化测试机制时会非常有用。

• -v--verbose
显示详细信息。在各个方面显示你的程序的额外信息，例如：共享对象加载，使用的重置，执行引擎和工具的进程，异常行为的警告信息。重复这个标记可以增加详细的级别。

•-d    

  调试Valgrind自身发出的信息。通常只有Valgrind开发人员对此感兴趣。重复这个标记可以产生更详细的输出。

•--tool=<toolname>[default: memcheck]
  运行toolname指定的Valgrind，例如，Memcheck,Addrcheck,Cachegrind,等等。

•--trace-children=<yes|no>[default: no]
  当这个选项打开时，Valgrind会跟踪到子进程中。这经常会导致困惑，而且通常不是你所期望的，所以默认这个选项是关闭的。

•--track-fds=<yes|no>[default: no]
  当这个选项打开时，Valgrind会在退出时打印一个打开文件描述符的列表。每个文件描述符都会打印出一个文件是在哪里打开的栈回溯，和任何与文件描述符相关的详细信息比如文件名或socket信息。

•--time-stamp=<yes|no>[default: no]
  当这个选项打开时，每条信息之前都有一个从程序开始消逝的时间，用天，小时，分钟，秒和毫秒表示。

•--log-fd=<number>[default: 2, stderr]
  指定Valgrind把它所有的消息都输出到一个指定的文件描述符中去。默认值2,　是标准错误输出(stderr)。注意这可能会干扰到客户端自身对stderr的使用,Valgrind的输出与客户程序的输出将穿插在一起输出到stderr。

•--log-file=<filename>

  指定Valgrind把它所有的信息输出到指定的文件中。实际上，被创建文件的文件名是由filename、‘.’和进程号连接起来的（即<filename>.<pid>），从而每个进程创建不同的文件。

• --log-file-exactly=<filename>
  类似于--log-file，但是后缀“.pid”不会被添加。如果设置了这个选项，使用Valgrind跟踪多个进程，可能会得到一个乱七八糟的文件。      

•--log-file-qualifier=<VAR>

  当和--log-file一起使用时，日志文件名将通过环境变量$VAR来筛选，这对于MPI程序是有益的。

•--log-socket=<ip-address:port-number>
  指定Valgrind输出所有的消息到指定的IP，指定的端口。当使用1500端口时，端口有可能被忽略。如果不能建立一个到指定端口的连接，Valgrind将输出写到标准错误(stderr)。这个选项经常和一个Valgrind监听程序一起使用。

5.2 错误相关选项：这些选项适用于所有产生错误的工具，比如Memcheck,　但是Cachegrind不行。

•--xml=<yes|no>[default: no]
  当这个选项打开时，输出将是XML格式。只有Memcheck时生效。

•--xml-user-comment=<string>
  在XML开头附加用户注释，仅在指定了--xml=yes时生效，否则忽略。

•--num-callers=<number>[default: 12]
  默认情况下，Valgrind显示12层函数调用的函数名有助于确定程序的位置。可以通过这个选项来改变这个数字。这样有助在嵌套调用的层次很深时确定程序的位置。注意错误信息通常只回溯到最顶上的4个函数。(当前函数，和它的3个调用者的位置)。所以这并不影响报告的错误总数。最大值是50。注意高的设置会使Valgrind运行得慢，并且使用更多的内存,但是在嵌套调用层次比较高的程序中非常实用。

•--error-limit=<yes|no>[default: yes]
  如果太多错误，则停止显示新错误

•--error-exitcode=<number>[default: 0]
  指定如果Valgrind在运行过程中报告任何错误时的退出返回值，有两种情况；当设置为默认值(零)时，Valgrind返回的值将是它模拟运行的程序的返回值。当设置为非零值时，如果Valgrind发现任何错误时则返回这个值。

•--show-below-main=<yes|no>[default: no]
  默认地，错误时的栈回溯不显示main()之下的任何函数。

•--suppressions=<filename>[default:$PREFIX/lib/valgrind/default.supp]
  指定一个额外的文件读取不需要理会的错误；你可以根据需要使用任意多的额外文件。

•--gen-suppressions=<yes|no|all>[default: no]
  当设置为yes时，Valgrind将会在每个错误显示之后自动暂停并且打印这一行：----Print suppression ? --- [Return/N/n/Y/y/C/c] ----

  当设置为all时，Valgrind会对每一个错误打印一条禁止条目，而不向用户询问。

  这个提示的行为和--db-attach选项(见下面)相同。这个选项对C++程序非常有用，它打印出编译器调整过的名字。

•--db-attach=<yes|no>[default: no]

  当这个选项打开时，Valgrind将会在每次打印错误时暂停并打出一行：

  ---- Attach to debugger ? ---[Return/N/n/Y/y/C/c] ----

  按下回车,或者N、回车，n、回车，Valgrind不会对这个错误启动调试器。按下Y、回车，或者y、回车，Valgrind会启动调试器并设定在程序运行的这个点。当调试结束时，退出，程序会继续运行。在调试器内部尝试继续运行程序，将不会生效。按下C、回车，或者c、回车，Valgrind不会启动一个调试器，并且不会再次询问。

   注意：--db-attach=yes与--trace-children=yes有冲突。你不能同时使用它们。Valgrind在这种情况下不能启动。

•--db-command=<command>[default: gdb-nw%f %p]
  通过--db-attach指定如何使用调试器。默认的调试器是gdb.%f会用可执行文件的文件名替换，%p会被可执行文件的进程ID替换。

•--input-fd=<number>[default: 0, stdin]
  使用--db-attach=yes和--gen-suppressions=yes选项，在发现错误时，Valgrind会停下来去读取键盘输入。默认地，从标准输入读取，所以关闭了标准输入的程序会有问题。这个选项允许你指定一个文件描述符来替代标准输入读取。

•--max-stackframe=<number>[default: 2000000]
  栈的最大值。如果栈指针的偏移超过这个数量，Valgrind则会认为程序是切换到了另外一个栈执行。

5.3 Valgrind可以识别的错误及错误提示

•malloc/free:in use at exit 内存在退出前没有被释放

•Invalidwrite of size 非法写内存:一般为数组越界

•Invalidread of size 非法读内存:一般为数组越界

• definitelylost/possibly lost/still reachable in loss record内存未释放

•Invalidfree() / delete / delete[] 同一指针被多次释放

•Sourceand destination overlap 内存重叠(一般是使strncpy,memcpy引起)

•Syscallparamcontains uninitialisedbyte 调用系统函数时传入了未初始化的变量

•Conditionaljump or move depends on uninitialisedvalue 条件判断时使用了未初始化的变量

•Accessnot within mapped region/Stack overflow 栈溢出

•Mismatchedfree() / delete / delete [] new--delete malloc--free搭配错误

六、举例：valigrind在isearch3.2测试中的应用

•编译程序
  被检测程序加入–g  编译选项保留调试信息（-g带可调试信息，让valgrind调试输出时指出相应信息的代码所在的行号）

• 内存泄露检测
valgrind--log-file=valgrind_log--leak-check=full --show-reachable=yes /opt/apache2/bin/httpd–X

    valgrind--leak-check=full --show-reachable=yes --trace-children=yes  ./iquery  -f../conf/se.conf -s offer_gb?q=vcd  –NT cache 0

      其中参数：

    --log-file=valgrind_log检测报告存入valgrind_log中

    --leak-check=full 指的是完全检查内存泄漏

    --show-reachable=yes是显示内存泄漏的地点

    --trace-children=yes是跟入子进程

    -NT 不输出时间统计信息

    -cache N 指定cache的大小，取值范围[0,131072]

    -X 启动单进程模式，即不会产生任何子进程

•阅读valgrind给出的内存泄露的报告

     "LEAK SUMMARY"：这表示下面是内存泄露的信息（造成内存丢失的程序行可以通过查看这一行前面的清单来定位）

    "definitely lost"：肯定丢失的部分，这种报告必须处理

    “possiblylost”：可能丢失的部分，这是由于C/C++语言指针处理的特点造成的，这部分可能不太准确