valgrind基本使用

valgrind介绍

valgrind安装

wget ftp://sourceware.org/pub/valgrind/valgrind-3.17.0.tar.bz2
tar -jxvf valgrind-3.17.0.tar.bz2
cd valgrind-3.17.0
./configure && make
sudo make install

常用工具

1. memcheck：检查程序中的内存问题，如泄漏、越界、非法指针等。

2. callgrind：检测程序代码覆盖，以及分析程序性能。

3. cachegrind：分析CPU的cache命中率、丢失率，用于进行代码优化。

4. helgrind：用于检查多线程程序的竞态条件。

5. massif：堆栈分析器，指示程序中使用了多少堆内存等信息。

memcheck

内存泄漏

1. 程序代码如下，gcc编译时需加-g参数：

void mal0(){
void* array = malloc(sizeof(int));
}
int main(){
mal0();
return 0;
}

2. 执行valgraind使用memcheck工具：

valgrind --tool=memcheck --leak-check=full --show-leak-kinds=all ./test_c

3.  得到输出log如下：

==23282== Memcheck, a memory error detector
==23282== Copyright (C) 2002-2017, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==23282== Using Valgrind-3.17.0 and LibVEX; rerun with -h for copyright info
==23282== Command: ./test_c
==23282==
==23282==
==23282== HEAP SUMMARY:
==23282== in use at exit: 4 bytes in 1 blocks
==23282== total heap usage: 1 allocs, 0 frees, 4 bytes allocated
==23282==
==23282== 4 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1
==23282== at 0x4C2F03A: malloc (vg_replace_malloc.c:380)
==23282== by 0x4005F4: mal1 (mal.c:10)
==23282== by 0x400642: main (mal.c:20)
==23282==
==23282== LEAK SUMMARY:
==23282== definitely lost: 4 bytes in 1 blocks
==23282== indirectly lost: 0 bytes in 0 blocks
==23282== possibly lost: 0 bytes in 0 blocks
==23282== still reachable: 0 bytes in 0 blocks
==23282== suppressed: 0 bytes in 0 blocks
==23282==
==23282== For lists of detected and suppressed errors, rerun with: -s
==23282== ERROR SUMMARY: 1 errors from 1 contexts (suppressed: 0 from 0)

4. 命令分析

--tool=memcheck：此时使用的valgrind工具，默认memcheck
--leak-check：指定如何报告内存泄漏
no 不报告
summary 显示简要信息，有多少个内存泄漏。summary是缺省值。
yes 和 full 显示每个泄漏的内存在哪里分配。
show-leak-kinds： 指定显示内存泄漏的类型的组合。类型包括definite, indirect, possible,reachable。也可以指定all或none。缺省值是definite,possible。

5. log分析

   

左侧为进程ID
右1为valgrind版本信息等
右2为HEAP SUMMARY,他表示程序在堆上分配内存的情况。当前分析的结果，如图所示：1 allocs, 0 frees, 4 bytes allocated代表申请1次，释放0次，分配了4字节内存。之后会显示详细的代码调用，可知时mal1函数导致了内存泄漏。
右3为当前总结，definitely lost: 4 bytes in 1 blocks代表实锤丢了4个字节
。
Definitely lost：找不到指向该块的指针
Indirectly lost：块间接丢失
possibly lost：存在指向该块的"内部指针"。memcheck无法确定是否为合法
Still reachable：可以找到指向该内存块的"开始指针"。理论上程序退出前，可以通过这些指针来释放内存。

6. 如果使用g++编译，会出现如下情况，出现两次申请未释放

==23363== Memcheck, a memory error detector
==23363== Copyright (C) 2002-2017, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==23363== Using Valgrind-3.17.0 and LibVEX; rerun with -h for copyright info
==23363== Command: ./test_c
==23363==
==23363==
==23363== HEAP SUMMARY:
==23363== in use at exit: 72,708 bytes in 2 blocks
==23363== total heap usage: 2 allocs, 0 frees, 72,708 bytes allocated
==23363==
==23363== 4 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 2
==23363== at 0x4C2F03A: malloc (vg_replace_malloc.c:380)
==23363== by 0x4007D4: mal1() (mal.c:11)
==23363== by 0x40081D: main (mal.c:21)
==23363==
==23363== 72,704 bytes in 1 blocks are still reachable in loss record 2 of 2
==23363== at 0x4C2F03A: malloc (vg_replace_malloc.c:380)
==23363== by 0x4EC8EFF: ??? (in /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6.0.21)
==23363== by 0x40106F9: call_init.part.0 (dl-init.c:72)
==23363== by 0x401080A: call_init (dl-init.c:30)
==23363== by 0x401080A: _dl_init (dl-init.c:120)
==23363== by 0x4000C69: ??? (in /lib/x86_64-linux-gnu/ld-2.23.so)
==23363==
==23363== LEAK SUMMARY:
==23363== definitely lost: 4 bytes in 1 blocks
==23363== indirectly lost: 0 bytes in 0 blocks
==23363== possibly lost: 0 bytes in 0 blocks
==23363== still reachable: 72,704 bytes in 1 blocks
==23363== suppressed: 0 bytes in 0 blocks
==23363==
==23363== For lists of detected and suppressed errors, rerun with: -s
==23363== ERROR SUMMARY: 1 errors from 1 contexts (suppressed: 0 from 0)

7. log分析

   

• 这是因为C++为了提高效率，使用的内存池机制。当程序终止时，其内存才会被操作系统回收，因此valgrind将72,704大小报为reachable。

内存越界

1. 编写如下代码，带-g编译

2. valgrind查看：valgrind --tool=memcheck --leak-check=full --show-leak-kinds=all ./read

3. log信息

==23850== Memcheck, a memory error detector
==23850== Copyright (C) 2002-2017, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==23850== Using Valgrind-3.17.0 and LibVEX; rerun with -h for copyright info
==23850== Command: ./read
==23850==
==23850== Invalid read of size 4
==23850== at 0x4009B4: read() (read.cpp:7)
==23850== by 0x400A2D: main (read.cpp:11)
==23850== Address 0x5abbc90 is 0 bytes after a block of size 16 alloc'd
==23850== at 0x4C2F75B: operator new(unsigned long) (vg_replace_malloc.c:417)
==23850== by 0x400F95: __gnu_cxx::new_allocator<int>::allocate(unsigned long, void const*) (new_allocator.h:104)
==23850== by 0x400EDF: __gnu_cxx::__alloc_traits<std::allocator<int> >::allocate(std::allocator<int>&, unsigned long) (alloc_traits.h:182)
==23850== by 0x400DEB: std::_Vector_base<int, std::allocator<int> >::_M_allocate(unsigned long) (stl_vector.h:170)
==23850== by 0x400CC6: void std::vector<int, std::allocator<int> >::_M_initialize_dispatch<int>(int, int, std::__true_type) (stl_vector.h:1249)
==23850== by 0x400B11: std::vector<int, std::allocator<int> >::vector<int>(int, int, std::allocator<int> const&) (stl_vector.h:413)
==23850== by 0x400996: read() (read.cpp:6)
==23850== by 0x400A2D: main (read.cpp:11)
==23850==
vas[4]:0
==23850==
==23850== HEAP SUMMARY:
==23850== in use at exit: 72,704 bytes in 1 blocks
==23850== total heap usage: 3 allocs, 2 frees, 73,744 bytes allocated
==23850==
==23850== 72,704 bytes in 1 blocks are still reachable in loss record 1 of 1
==23850== at 0x4C2F03A: malloc (vg_replace_malloc.c:380)
==23850== by 0x4EC8EFF: ??? (in /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6.0.21)
==23850== by 0x40106F9: call_init.part.0 (dl-init.c:72)
==23850== by 0x401080A: call_init (dl-init.c:30)
==23850== by 0x401080A: _dl_init (dl-init.c:120)
==23850== by 0x4000C69: ??? (in /lib/x86_64-linux-gnu/ld-2.23.so)
==23850==
==23850== LEAK SUMMARY:
==23850== definitely lost: 0 bytes in 0 blocks
==23850== indirectly lost: 0 bytes in 0 blocks
==23850== possibly lost: 0 bytes in 0 blocks
==23850== still reachable: 72,704 bytes in 1 blocks
==23850== suppressed: 0 bytes in 0 blocks
==23850==
==23850== For lists of detected and suppressed errors, rerun with: -s
==23850== ERROR SUMMARY: 1 errors from 1 contexts (suppressed: 0 from 0)

4. 上述log可见，内存越界发生在函数read中，共越界了4个字节，共申请16个字节大小空间

未初始化内存访问

1. 编写如下代码，加-g编译

2. valgaind查看：valgrind --tool=memcheck --track-origins=yes ./zero

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(){
int x;
if (51 == x)
printf("51 kuaile\n");
}

3. log分析：

==29342== Memcheck, a memory error detector
==29342== Copyright (C) 2002-2017, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==29342== Using Valgrind-3.17.0 and LibVEX; rerun with -h for copyright info
==29342== Command: ./zero
==29342==
==29342== Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)
==29342== at 0x400712: main (zero.cpp:7)
==29342== Uninitialised value was created by a stack allocation
==29342== at 0x400706: main (zero.cpp:5)
==29342==
==29342==
==29342== HEAP SUMMARY:
==29342== in use at exit: 72,704 bytes in 1 blocks
==29342== total heap usage: 1 allocs, 0 frees, 72,704 bytes allocated
==29342==
==29342== LEAK SUMMARY:
==29342== definitely lost: 0 bytes in 0 blocks
==29342== indirectly lost: 0 bytes in 0 blocks
==29342== possibly lost: 0 bytes in 0 blocks
==29342== still reachable: 72,704 bytes in 1 blocks
==29342== suppressed: 0 bytes in 0 blocks
==29342== Rerun with --leak-check=full to see details of leaked memory
==29342==
==29342== For lists of detected and suppressed errors, rerun with: -s
==29342== ERROR SUMMARY: 1 errors from 1 contexts (suppressed: 0 from 0)