《2022年用Valgrind查找内存泄漏和无效内存访问 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年用Valgrind查找内存泄漏和无效内存访问 .pdf（7页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、用 Valgrind查找内存泄漏和无效内存访问Valgrind是 x86 架构 Linux 上的多重用途代码剖析和内存调试工具。你可以在它的环境中运行你的程序来监视内存的使用情况，比如C语言中的 malloc 和 free或者 C+中的 new和 delete 。如果你使用了未初始化内存，在数组末端外设置内存或是忘记释放指针，Valgrind都可以检测出来。尽管Valgrind还可以做其它的工作，本教程仍然集中在如何使用它来发现内存相关错误，因为这也程序员经常出现的错误。Windows用户不必沮丧， 虽然在 Windows上没有 Valgrind可用， 但是你可以试一试IBM 的 Purify
2、 ，它在功能上和 Valgrind相似。获得 Valgrind 如果你正使用Linux 但却没有安装Valgrind，可以去 这里 免费下载一份。安装过程非常简单，只需要用bzip2 解压缩下载的软件包并将其展开即可(下面例子中的XYZ是版本号 ) 。bzip2 -d valgrind-XYZ.tar.bz2 tar -xf valgrind-XYZ.tar 或者用更简单的方法: tar jxf valgrind-XYZ.tar.bz2 这会创建一个叫valgrind-XYZ的目录，进入该目录并运行./configure make make install 好了，现在你已经安装了Valgrin
3、d，可以开始了解如何用它了。工具：Memcheck Memcheck 检查内存管理问题，主要用于C 和 C+程序。 当一个程序在Memcheck 监督下运行时，所有的内存读写都被检查，对malloc/new/free/delete 的调用都被截取。所以，Memcheck 可以检查程序的下列问题：访问它不应该访问的内存（没有被分配的区域，已经被释放的区域，超过堆尾部的区域，栈名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 中不可访
4、问的区域） 。以危险的方式使用未初始化的值。内存泄漏。堆的错误释放（释放两次，不匹配的释放）。给 memcpy()和相关函数传递重叠的源和目的内存块。一旦发现这些错误，Memcheck 就会报告，给出错误所在的源代码行号，到达该行的函数调用的栈回溯。 Memcheck 跟踪字节级的寻址，位级的值初始化。因此，它可以检测单独的未初始化位的使用， 不会报告位域操作中的假的错误信息。运行在 Memcheck 上的程序会减慢10 30 倍。Cachegrind Cachegrind 是一个 cache profiler 。它执行你的CPU 中的 l1， D1 和 L2 cache的详细模拟，因此能精确
5、的查明在你的代码中cache未命中的来源。它确定cache未命中的数量，每个函数，每个模块和整个程序的每行源代码的内存引用和指令执行的摘要。它可以用于任何语言写的程序。在Cachegrind 上运行的程序会减慢20100 倍。Callgrind 由 Josef Weidendorfer 做的 Callgrind 是 Cachegrind 的扩展。提供 Cachegrind 提供的所有信息，还有关于调用图的额外信息。它被打包进Valgrind3.2.0 的发布版。Massif Massif 是一个堆profiler 。它通过取得程序的常规的堆映象，来做详细的堆压型（profiling ） 。随着
6、时间的推移， 它产生一个图形显示堆的使用情况，包括程序负责的大多数内存分配的信息。图形被文本或HTML 文件补充，包括大多数内存被分配在哪里的信息。在Massif 上运行的程序会减慢20 倍。Helgrind Helgrind 是一个在多线程程序中找到数据竞争的线程调试器。它寻找被多于一个（POSIX p-）线程访问的内存分配，要不就是那种那被找到的不是被一直使用的（pthread_mutex_）锁。这样的地方是线程间不正确的同步的预示，可能引起很难找到的时序依赖的问题。它对使用pthread 的任何程序都有用。它是带有一点实验性质的工具。Lackey，Nulgrind Lackey 和 Nu
7、lgrind 也包含在Valgrind 的发行版中。做的还不是很完善，主要用于测试和说明的目的。用 Valgrind查找内存泄漏内存泄漏是最难发现的常见错误之一，因为除非用完内存或调用malloc 失败，否则都不会导致任何问题。实际上，使用像C 或 C+这类没有垃圾回收机制的语言时，你一大半的时间都花费在处理如何正确释名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 放内存上。如果程序运行时间足够长，一个小小的失误也会对程序造成重
8、大的影响。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。在这篇教程中，我们主要集中在内存检查工具上，它可以帮助我们检查内存使用情况( 呵呵，其它工具我也不会用) 。如果没有其它参数，Valgrind在程序结束后给出关于free 和 malloc 总共调用次数的简报:( 注意， 18490 是进程号，你的机器上可能是其它值) % valgrind -tool=memcheck program_name . =18515= malloc/fre
9、e: in use at exit: 0 bytes in 0 blocks. =18515= malloc/free: 1 allocs, 1 frees, 10 bytes allocated. =18515= For a detailed leak analysis, rerun with: -leak-check=yes 如果程序中有内存泄漏的现象，内存分配的数量和内存释放的数量会不一致( 你不能使用一个free调用来释放多个分配的内存) 。如果程序内存分配和释放的数量不一致，你可以加上leak-check参数重新运行程序，这样就可以看见分配了内存但却没有释放的代码。为了演示这个功能，
10、我写了一个简单的C 程序并编译生成 example1 应用。#include int main() char *x = malloc(100); /* or, in C+, char *x = new char100 */ return 0; % valgrind -tool=memcheck -leak-check=yes example1 在运行结果中，给出了调用malloc却没有调用free 的函数列表。=2116= 100 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1 =2116= at 0 x1B900DD0:
11、 malloc (vg_replace_malloc.c:131) =2116= by 0 x804840F: main (in /home/cprogram/example1) 上面的结果并没有告诉我们更多需要的信息，我们只知道在main 函数中的 malloc 调用导致了内存泄漏，但并不知道是程序中的哪一行调用了malloc 。这是因为我们在编译程序时，没有给 gcc 加上 -g 参数， 相关的调试信息就丢失了。重编一次再运行，我们就得到了更多的信息( 片断 ) 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理
12、 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - =2330= 100 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1 =2330= at 0 x1B900DD0: malloc (vg_replace_malloc.c:131) =2330= by 0 x804840F: main (example1.c:5) 现在我们已经确切知道导致内存泄漏的是哪一行代码了。尽管知道在哪里释放内存仍然是一个问题，至少我们已经知道该从哪里入手。因为对每一次需要动态分配的内存，你都有一个何时分配，何
13、时释放的使用计划，既然已经知道导致内存泄漏的分配点，也就基本理清了内存的使用计划，有助于定位正确释放内存的位置。在加上 -leak-check=yes参数后不再显示内存泄漏错误前，你可能需要重复修改代码很多次，一个优秀的，没有内存泄漏的软件就是这样诞生的:-) 。在运行 Valgrind时加上 -show-reachable=yes参数，可以找到每一个未来匹配的free或 new ，输出结果和上面差不多，不过显示了更多未释放的内存。用 Valgrind查找无效指针使用用 memcheck工具， Valgrind也可以找出无效堆内存使用。比如，如果你用malloc 或 new分配了一个数组，并访
14、问数组末端后面的内存: char *x = malloc(10); x10 = a;Valgrind可以检测出这个错误。用Valgrind运行下面的示例程序:example2 #include int main() char *x = malloc(10); x10 = a;return 0; %valgrind -tool=memcheck -leak-check=yes example2 其结果是 ( 片断 ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页
15、- - - - - - - - - =9814= Invalid write of size 1 =9814= at 0 x804841E: main (tst.c:6) =9814= Address 0 x1BA3607A is 0 bytes after a block of size 10 allocd=9814= at 0 x1B900DD0: malloc (vg_replace_malloc.c:131) =9814= by 0 x804840F: main (example2.c:5) 这个信息表明我们分配了10 字节的内存， 但是访问了超出范围的内存，因此， 我们就进行了一个非
16、法写操作。如果试图从那块内存读取数据，我们就会得到Invalid read of size X的警告 (X 是试图读取数据的大小， char 是一个字节，而int根据系统的不同可能是2 个字节或 4 个字节 ) 。通常， Valgrind显示出函数调用栈信息以方便我们准确定位错误。检测使用未初始化变量还有一类 Valgrind可以检测的操作是在条件判断语句中使用未初始化变量。也许你应该养成在声明变量时就进行初始化的习惯，不过 Valgrind仍然可以帮助你找出使用未初始化变量的地方。比如， 运行下面代码生成的示例程序，example3 #include int main() int x; if
17、(x = 0) printf(X is zero); /* replace with cout and include iostream for C+ */ return 0; Valgrind会给出下面的结果( 片断 ) =17943= Conditional jump or move depends on uninitialised value(s) =17943= at 0 x804840A: main (example3.c:6) Valgrind甚至可以知道如果一个变量被赋予一个未初始化的变量，这个变量仍然处于未初始化 状态。比如运行下列代码 : 名师资料总结 - - -精品资料欢迎
18、下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - #include int foo(int x) if(x 10) printf(x is less than 10n); int main() int y; foo(y); Valgrind会给出下列警告 : =4827= Conditional jump or move depends on uninitialised value(s) =4827= at 0 x8048366: foo (example4.c:5
19、) =4827= by 0 x8048394: main (example4.c:14) 你可能以为错误在foo 中，和调用栈上的其它函数没有关系。但是因为main 函数传递了一个未初始化值给foo ，我们可以根据调用栈信息顺藤摸瓜，找到真正没有初始化变量的代码。Valgrind仅仅有助于你在能够运行到代码中检测这些错误，请确信在测试中覆盖代码的每一个分支。Valgrind还能发现什么 ? Valgrind还能发现其它不正确使用内存的错误: 如果你对同一块内存释放了两次，Valgrind就会探测到，而你则得到非法free的调用栈信息。Valgrind也能检测到使用不正确方法释放内存的错误。比如
20、，在C+语言中有三种基本的内存释放方法:free，delete和 delete。free 函数应该仅与malloc函数相对应 - 在一些系统上，你可能无须面对这个问题，但这样不具备可移植性。delete应该又只能和new( 分配数组 ) 相对应。 ( 也许有些编译器允名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 许你不去理会这些规则，但不能保证所有的编译器都允许你这样做，毕竟它不是标准的一部分。) 如果程序中存在这些问题，你会
21、得到下列错误信息: Mismatched free() / delete / delete 这些错误都应该被立刻修复，即使你的程序偶然能够正常运行。Valgrind不能查出哪些错误 ? Valgrind不对静态数组 ( 分配在栈上 ) 进行边界检查。如果在程序中声明了一个数组: int main() char x10; x11 = a; Valgrind则不会警告你 ! 出于测试目的，你可以把数组改为动态在堆上分配的数组，这样就可能进行边界检查了。这个方法好像有点得不偿失的感觉。更多告诫使用 Valgrind的负面影响是什么 ?它占用了更多的内存- 可达两倍于你程序的正常使用量。如果你用Val
22、grind来检测使用大量内存的程序就会遇到问题，它可能会用很长的时间来运行测试。大多数情况下，这都不是问题， 即使速度慢也仅是检测时速度慢，如果你用 Valgrind来检测一个正常运行时速度就很慢的程序，这下问题就大了。Valgrind不可能检测出你在程序中犯下的所有错误- 如果你不检查缓冲区溢出，Valgrind也不会告诉你代码写了它不应该写的内存。总结Valgrind是 x86 架构上的工具，只能在Linux 上运行 (FreeBSD 和 NetBSD上的相关版本正在开发中) 。它允许程序员在它的环境里测试程序以检测未配对malloc 调用错误和其它使用非法内存( 未初始化内存 )的错误以及非法内存操作( 比如同一块内存释放两次或调用不正确的析构函数) 。Valgrind不检查静态分配数组的使用情况。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -