Valgrind 用戶手冊

文章目錄

• • • • 1. valgrind概述
      • 2. Valgrind 原理及安裝
      • • 2.1 [Valgrind 做了什么](https://www.valgrind.org/docs/manual/manual-core.html)
        • 2.2 安裝
      • 3 內(nèi)存檢測
      • • 3.1 memcheck 常用檢測指令
        • 3 .2 內(nèi)存檢測結(jié)果
        • 3 .3 內(nèi)存檢測含義
        • 3 .4 內(nèi)存檢測更多例子

1. valgrind概述

Valgrind 是用于構(gòu)建動態(tài)分析工具的檢測框架。它帶有一組工具，每個(gè)工具都執(zhí)行某種調(diào)試、分析或類似任務(wù)，以幫助您改進(jìn)程序。Valgrind 的架構(gòu)是模塊化的，因此可以輕松創(chuàng)建新工具，而不會干擾現(xiàn)有結(jié)構(gòu)。

1. Memcheck是一個(gè)內(nèi)存錯(cuò)誤檢測器。它可以幫助您使您的程序，尤其是那些用 C 和 C++ 編寫的程序更加正確。
2. Cachegrind是一個(gè)緩存和分支預(yù)測分析器。它可以幫助您使程序運(yùn)行得更快。
3. Callgrind是一個(gè)調(diào)用圖生成緩存分析器。它與 Cachegrind 有一些重疊，但也收集了一些 Cachegrind 沒有的信息。
4. Helgrind是一個(gè)線程錯(cuò)誤檢測器。它可以幫助您使多線程程序更加正確。
5. DRD也是一個(gè)線程錯(cuò)誤檢測器。它類似于 Helgrind，但使用不同的分析技術(shù)，因此可能會發(fā)現(xiàn)不同的問題。
6. Massif是一個(gè)堆分析器。它可以幫助您使程序使用更少的內(nèi)存。
7. DHAT是一種不同的堆分析器。它可以幫助您了解塊生命周期、塊利用率和布局效率低下的問題。
8. BBV是一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的 SimPoint 基本塊向量生成器。它對從事計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研究和開發(fā)的人很有用。

2. Valgrind 原理及安裝

2.1 Valgrind 做了什么

一方面，Memcheck 添加了代碼來檢查每次內(nèi)存訪問和計(jì)算的每個(gè)值，使其運(yùn)行速度比本機(jī)慢 10-50 倍。
另一種工具，稱為 Nulgrind 的最小工具根本不添加任何儀器，并且總共“僅”導(dǎo)致大約 4 倍的減速。

Valgrind 模擬程序執(zhí)行的每一條指令。因此，活動工具不僅會檢查或分析應(yīng)用程序中的代碼，還會檢查所有支持動態(tài)鏈接的庫，包括 C 庫、圖形庫等。
如果您正在使用錯(cuò)誤檢測工具，Valgrind可以檢測系統(tǒng)庫中的錯(cuò)誤，例如您必須使用的GNU C或X11庫。您可能對這些錯(cuò)誤不感興趣，因?yàn)槟赡軣o法控制這些代碼。因此，Valgrind允許您選擇性地抑制錯(cuò)誤
you can use the --gen-suppressions=yes option.指示Valgrind讀取描述內(nèi)聯(lián)信息的調(diào)試信息。這樣，就可以正確地顯示函數(shù)調(diào)用鏈，即使您的應(yīng)用程序是用內(nèi)聯(lián)方式編譯的。

2.2 安裝

建議從valgrind官網(wǎng)下載安裝，目前官網(wǎng)的最新包是3.16.1

$ mkdir valgrind-inst
$ cd valgrind-inst/
$ wget https://sourceware.org/pub/valgrind/valgrind-3.16.1.tar.bz2$ ls
valgrind-3.16.1.tar.bz2
//解壓后進(jìn)行安裝，可以指定安裝目錄，這樣的話記得設(shè)置環(huán)境變量
$ tar -xvf valgrind-3.16.1.tar.bz2
$ cd valgrind-3.16.1
$ ./configure --prefix=/usr/local/valgrind
$ make
$ make install

查看是否安裝成功

$ valgrind --version
valgrind-3.16.1

3 內(nèi)存檢測

3.1 memcheck 常用檢測指令

最常用的工具，用來檢測程序中出現(xiàn)的內(nèi)存問題，所有對內(nèi)存的讀寫都會被檢測到，一切對malloc、free、new、delete的調(diào)用都會被捕獲。所以，它能檢測以下問題：

1、使用未初始化的內(nèi)存。如果在定義一個(gè)變量時(shí)沒有賦初始值，后邊即使賦值了，使用這個(gè)變量的時(shí)候Memcheck也會報(bào)"uninitialised value"錯(cuò)誤。使用中會發(fā)現(xiàn)，valgrind提示很多這個(gè)錯(cuò)誤，由于關(guān)注的是內(nèi)存泄漏問題，所以可以用--undef-value-errors=選項(xiàng)把這個(gè)錯(cuò)誤提示屏蔽掉，具體可以看后面的選項(xiàng)解釋。2、讀/寫釋放后的內(nèi)存塊；3、內(nèi)存讀寫越界（數(shù)組訪問越界／訪問已經(jīng)釋放的內(nèi)存),讀/寫超出malloc分配的內(nèi)存塊；4、讀/寫不適當(dāng)?shù)臈Ｖ袃?nèi)存塊；5、內(nèi)存泄漏，指向一塊內(nèi)存的指針永遠(yuǎn)丟失；6、不正確的malloc/free或new/delete匹配（重復(fù)釋放／使用不匹配的分配和釋放函數(shù)）；7、內(nèi)存覆蓋，memcpy()相關(guān)函數(shù)中的dst和src指針重疊。

 valgrind --tool=memcheck --leak-check=full ./build/bin/aurora300_runner

 valgrind --leak-check=full --show-leak-kinds=all ./build/bin/aurora300_runner 

編譯后，用valgrind檢測程序。
如果設(shè)置了–leak-check=full，Memcheck會給出詳細(xì)的每個(gè)塊是在哪里分配，并且給出分配時(shí)函數(shù)調(diào)用堆棧（編譯的時(shí)候使用**-g選項(xiàng)**和去掉-o優(yōu)化選項(xiàng)，就可以得到更詳細(xì)的函數(shù)信息，可以精確到代碼的某一行）。可以通過–show-leak-kinds選項(xiàng)來選擇要詳細(xì)報(bào)告哪幾種類型的錯(cuò)誤。Memcheck會把函數(shù)調(diào)用堆棧相同或相似的內(nèi)存塊信息，放到同一個(gè)條目來顯示，可以通過–leak-resolution來控制這個(gè)"相似"判斷的力度。

--tool: 是最常用的選項(xiàng)，用于選擇使用valgrind工具集中的哪一個(gè)工具。默認(rèn)值為memcheck。--version: 用于打印valgrind的版本號-q/--quiet: 安靜的運(yùn)行，只打印錯(cuò)誤消息；-v/--verbose: 打印更詳細(xì)的信息；--trace-children: 是否跟蹤子進(jìn)程，默認(rèn)值為no;--track-fds: 是否追蹤打開的文件描述符，默認(rèn)為no--time-stamp=no|yes: 是否在打印出的每條消息之前加上時(shí)間戳信息。默認(rèn)值為no--log-file=<file>: 指定將消息打印到某個(gè)文件--default-suppressions: 加載默認(rèn)的抑制參數(shù)。--alignment: 指定malloc分配內(nèi)存時(shí)的最小對齊字節(jié)數(shù)；如下的一些選項(xiàng)用于Memcheck工具：--leak-check=no|summary|full: 在退出時(shí)是否查找內(nèi)存泄露。默認(rèn)值為summary--show-leak-kinds=kind1,kind2,..: 顯示哪一種類型的內(nèi)存泄露。默認(rèn)顯示definite和possible這兩種；

3 .2 內(nèi)存檢測結(jié)果

output:

HEAP SUMMARY:
==6018==     in use at exit: 10 bytes in 1 blocks
==6018==   total heap usage: 1 allocs, 0 frees, 10 bytes allocated
==6018== 
==6018== 10 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1
==6018==    at 0x4C2AC58: operator new[](unsigned long) (vg_replace_malloc.c:431)
==6018==    by 0x40062E: func() (leak.cpp:4)
==6018==    by 0x40063D: main (leak.cpp:8)

==72970== LEAK SUMMARY:
==72970==    definitely lost: 0 bytes in 0 blocks
==72970==    indirectly lost: 0 bytes in 0 blocks
==72970==      possibly lost: 61,552 bytes in 71 blocks
==72970==    still reachable: 152,585 bytes in 2,436 blocks
==72970==                       of which reachable via heuristic:
==72970==                         newarray           : 792 bytes in 3 blocks
==72970==         suppressed: 0 bytes in 0 blocks
==72970== Reachable blocks (those to which a pointer was found) are not shown.
==72970== To see them, rerun with: --leak-check=full --show-leak-kinds=all
==72970== 
==72970== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v
==72970== Use --track-origins=yes to see where uninitialised values come from
==72970== ERROR SUMMARY: 70078 errors from 51 contexts (suppressed: 0 from 0)

3 .3 內(nèi)存檢測含義

結(jié)果說明：

先看看輸出信息中的HEAP SUMMARY，它表示程序在堆上分配內(nèi)存的情況，其中的1 allocs 表示程序分配了 1 次內(nèi)存，0 frees表示程序釋放了 0 次內(nèi)存，10 bytes allocated表示分配了 10 個(gè)字節(jié)的內(nèi)存。 另外，Valgrind 也會報(bào)告程序是在哪個(gè)位置發(fā)生內(nèi)存泄漏。

上面LEAK SUMMARY會打印5種不同的類型，這里我們簡單介紹一下：
結(jié)果說明：

• definitely lost:
  明確丟失的內(nèi)存。程序中存在內(nèi)存泄露，應(yīng)盡快修復(fù)。當(dāng)程序結(jié)束時(shí)如果一塊動態(tài)分配的內(nèi)存沒有被釋放并且通過程序內(nèi)的指針變量均無法訪問這塊內(nèi)存則會報(bào)這個(gè)錯(cuò)誤；
• indirectly lost:
  間接丟失。當(dāng)使用了含有指針成員的類或結(jié)構(gòu)體時(shí)可能會報(bào)這個(gè)錯(cuò)誤。這類錯(cuò)誤無需直接修復(fù)，它們總是與definitely lost一起出現(xiàn)，只要修復(fù)definitely lost即可。
• possibly lost:
  可能丟失。大多數(shù)情況下應(yīng)視為與definitely lost一樣需要盡快修復(fù)，除非你的程序讓一個(gè)指針指向一塊動態(tài)分配的內(nèi)存（但不是這塊內(nèi)存的起始地址），然后通過運(yùn)算得到這塊內(nèi)存的起始地址，再釋放它。當(dāng)程序結(jié)束時(shí)如果一塊動態(tài)分配的內(nèi)存沒有被釋放并且通過程序內(nèi)的指針變量均無法訪問這塊內(nèi)存的起始地址，但可以訪問其中的某一部分?jǐn)?shù)據(jù)，則會報(bào)這個(gè)錯(cuò)誤。
• still reachable:
  可以訪問，未丟失但也未釋放。如果程序是正常結(jié)束的，那么它可能不會造成程序崩潰，但長時(shí)間運(yùn)行有可能耗盡系統(tǒng)資源。

3 .4 內(nèi)存檢測更多例子

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的valgrind-yyds——memcheck检查程序中的内存问题，如泄漏、越界、非法指针等。的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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