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Valgrind是運(yùn)行在Linux上一套基于仿真技術(shù)的程序調(diào)試和分析工具，是公認(rèn)的最接近Purify的產(chǎn)品，它包含一個(gè)內(nèi)核——一個(gè)軟件合成的CPU，和一系列的小工具，每個(gè)工具都可以完成一項(xiàng)任務(wù)——調(diào)試，分析，或測(cè)試等。Valgrind可以檢測(cè)內(nèi)存泄漏和內(nèi)存越界，還可以分析cache的使用等，靈活輕巧而又強(qiáng)大。? ???

一 Valgrind概觀

Valgrind的最新版是3.2.3，該版本包含下列工具：

? ? 1、memcheck：檢查程序中的內(nèi)存問(wèn)題，如泄漏、越界、非法指針等。
? ? 2、callgrind：檢測(cè)程序代碼覆蓋，以及分析程序性能。
? ? 3、cachegrind：分析CPU的cache命中率、丟失率，用于進(jìn)行代碼優(yōu)化。
? ? 4、helgrind：用于檢查多線程程序的競(jìng)態(tài)條件。
? ? 5、massif：堆棧分析器，指示程序中使用了多少堆內(nèi)存等信息。
? ? 6、lackey：
? ? 7、nulgrind：


二 Valgrind工具詳解

1.Memcheck

? ? 最常用的工具，用來(lái)檢測(cè)程序中出現(xiàn)的內(nèi)存問(wèn)題，所有對(duì)內(nèi)存的讀寫都會(huì)被檢測(cè)到，一切對(duì)malloc、free、new、delete的調(diào)用都會(huì)被捕獲。所以，它能檢測(cè)以下問(wèn)題：

? ?? ? 1、對(duì)未初始化內(nèi)存的使用；
? ?? ? 2、讀/寫釋放后的內(nèi)存塊；
? ?? ? 3、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；
? ?? ? 7、memcpy()相關(guān)函數(shù)中的dst和src指針重疊。

這些問(wèn)題往往是C/C++程序員最頭疼的問(wèn)題，Memcheck能在這里幫上大忙。

2.Callgrind

? ? 和gprof類似的分析工具，但它對(duì)程序的運(yùn)行觀察更是入微，能給我們提供更多的信息。和gprof不同，它不需要在編譯源代碼時(shí)附加特殊選項(xiàng)，但加上調(diào)試選項(xiàng)是推薦的。Callgrind收集程序運(yùn)行時(shí)的一些數(shù)據(jù)，建立函數(shù)調(diào)用關(guān)系圖，還可以有選擇地進(jìn)行cache模擬。在運(yùn)行結(jié)束時(shí)，它會(huì)把分析數(shù)據(jù)寫入一個(gè)文件。callgrind_annotate可以把這個(gè)文件的內(nèi)容轉(zhuǎn)化成可讀的形式。

? ? 說(shuō)明：這個(gè)工具我也沒(méi)有用會(huì)，網(wǎng)上基本沒(méi)有找到有指導(dǎo)性的文檔，暫時(shí)留在后面慢慢研究吧。

3.Cachegrind

? ?? ? Cache分析器，它模擬CPU中的一級(jí)緩存I1，Dl和二級(jí)緩存，能夠精確地指出程序中cache的丟失和命中。如果需要，它還能夠?yàn)槲覀兲峁ヽache丟失次數(shù)，內(nèi)存引用次數(shù)，以及每行代碼，每個(gè)函數(shù)，每個(gè)模塊，整個(gè)程序產(chǎn)生的指令數(shù)。這對(duì)優(yōu)化程序有很大的幫助。

? ? 作一下廣告：valgrind自身利用該工具在過(guò)去幾個(gè)月內(nèi)使性能提高了25%-30%。據(jù)早先報(bào)道，kde的開(kāi)發(fā)team也對(duì)valgrind在提高kde性能方面的幫助表示感謝。

4.Helgrind

? ?? ?它主要用來(lái)檢查多線程程序中出現(xiàn)的競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。Helgrind尋找內(nèi)存中被多個(gè)線程訪問(wèn)，而又沒(méi)有一貫加鎖的區(qū)域，這些區(qū)域往往是線程之間失去同步的地方，而且會(huì)導(dǎo)致難以發(fā)掘的錯(cuò)誤。Helgrind實(shí)現(xiàn)了名為“Eraser”的競(jìng)爭(zhēng)檢測(cè)算法，并做了進(jìn)一步改進(jìn)，減少了報(bào)告錯(cuò)誤的次數(shù)。不過(guò)，Helgrind仍然處于實(shí)驗(yàn)階段。

5. Massif

? ?? ?堆棧分析器，它能測(cè)量程序在堆棧中使用了多少內(nèi)存，告訴我們堆塊，堆管理塊和棧的大小。Massif能幫助我們減少內(nèi)存的使用，在帶有虛擬內(nèi)存的現(xiàn)代系統(tǒng)中，它還能夠加速我們程序的運(yùn)行，減少程序停留在交換區(qū)中的幾率。

? ? Massif對(duì)內(nèi)存的分配和釋放做profile。程序開(kāi)發(fā)者通過(guò)它可以深入了解程序的內(nèi)存使用行為，從而對(duì)內(nèi)存使用進(jìn)行優(yōu)化。這個(gè)功能對(duì)C++尤其有用，因?yàn)镃++有很多隱藏的內(nèi)存分配和釋放。此外，lackey和nulgrind也會(huì)提供。Lackey是小型工具，很少用到；Nulgrind只是為開(kāi)發(fā)者展示如何創(chuàng)建一個(gè)工具。我們就不做介紹了。

三 使用Valgrind

? ?? ? Valgrind使用起來(lái)非常簡(jiǎn)單，你甚至不需要重新編譯你的程序就可以用它。當(dāng)然如果要達(dá)到最好的效果，獲得最準(zhǔn)確的信息，還是需要按要求重新編譯一下的。比如在使用memcheck的時(shí)候，最好關(guān)閉優(yōu)化選項(xiàng)。

? ?? ? valgrind命令的格式如下：
? ?? ? valgrind [valgrind-options] your-prog [your-prog options]

一些常用的選項(xiàng)如下：

選項(xiàng) 作用
-h --help 顯示幫助信息。
--version 顯示valgrind內(nèi)核的版本，每個(gè)工具都有各自的版本。
-q --quiet 安靜地運(yùn)行，只打印錯(cuò)誤信息。
-v --verbose 打印更詳細(xì)的信息。
--tool=<toolname> [default: memcheck] 最常用的選項(xiàng)。運(yùn)行valgrind中名為toolname的工具。如果省略工具名，默認(rèn)運(yùn)行memcheck。
--db-attach=<yes|no> [default: no] 綁定到調(diào)試器上，便于調(diào)試錯(cuò)誤。

1、檢測(cè)內(nèi)存泄漏

? ? 示例代碼如下：

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

int main(void)

{

? ?? ? char *ptr;

? ?? ? ptr = (char *)malloc(10);

? ?? ? return 0;

}

保存為memleak.c并編譯，然后用valgrind檢測(cè)。

$ gcc -o memleak memleak.c

（valgrind和purify最大的不同在于：valgrind只接管程序執(zhí)行的過(guò)程，編譯時(shí)不需要valgrind干預(yù)，而purify會(huì)干預(yù)程序編譯過(guò)程）

$ valgrind --tool=memcheck ./memleak

我們得到如下錯(cuò)誤信息：

[konten@tencent test_valgrind]$ valgrind ./memleak?
==29646== Memcheck, a memory error detector.
==29646== Copyright (C) 2002-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==29646== Using LibVEX rev 1732, a library for dynamic binary translation.
==29646== Copyright (C) 2004-2007, and GNU GPL'd, by OpenWorks LLP.
==29646== Using valgrind-3.2.3, a dynamic binary instrumentation framework.
==29646== Copyright (C) 2000-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==29646== For more details, rerun with: -v
==29646==?
==29646==?
==29646== ERROR SUMMARY: 0 errors from 0 contexts (suppressed: 15 from 1)
==29646== malloc/free: in use at exit: 10 bytes in 1 blocks.? ?//指示在程序退出時(shí)，還有多少內(nèi)存沒(méi)有釋放。
==29646== malloc/free: 1 allocs, 0 frees, 10 bytes allocated. // 指示該執(zhí)行過(guò)程malloc和free調(diào)用的次數(shù)。
==29646== For counts of detected errors, rerun with: -v // 提示如果要更詳細(xì)的信息，用-v選項(xiàng)。
==29646== searching for pointers to 1 not-freed blocks.
==29646== checked 56,164 bytes.
==29646==?
==29646== LEAK SUMMARY:
==29646==? ? definitely lost: 10 bytes in 1 blocks.
==29646==? ?? ?possibly lost: 0 bytes in 0 blocks.
==29646==? ? still reachable: 0 bytes in 0 blocks.
==29646==? ?? ?? ?suppressed: 0 bytes in 0 blocks.
==29646== Rerun with --leak-check=full to see details of leaked memory.

[konten@tencent test_valgrind]$


以上結(jié)果中，紅色的是手工添加的說(shuō)明信息，其他是valgrind的輸出。可以看到，如果我們僅僅用默認(rèn)方式執(zhí)行，valgrind只報(bào)告內(nèi)存泄漏，但沒(méi)有顯示具體代碼中泄漏的地方。

? ?? ? 因此我們需要使用 “--leak-check=full”選項(xiàng)啟動(dòng) valgrind，我們?cè)賵?zhí)行一次：


[konten@tencent test_valgrind]$ valgrind --leak-check=full ./memleak?
==29661== Memcheck, a memory error detector.
==29661== Copyright (C) 2002-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==29661== Using LibVEX rev 1732, a library for dynamic binary translation.
==29661== Copyright (C) 2004-2007, and GNU GPL'd, by OpenWorks LLP.
==29661== Using valgrind-3.2.3, a dynamic binary instrumentation framework.
==29661== Copyright (C) 2000-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==29661== For more details, rerun with: -v
==29661==?
==29661==?
==29661== ERROR SUMMARY: 0 errors from 0 contexts (suppressed: 15 from 1)
==29661== malloc/free: in use at exit: 10 bytes in 1 blocks.
==29661== malloc/free: 1 allocs, 0 frees, 10 bytes allocated.
==29661== For counts of detected errors, rerun with: -v
==29661== searching for pointers to 1 not-freed blocks.
==29661== checked 56,164 bytes.
==29661==?
==29661== 10 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1
==29661==? ? at 0x401A846: malloc (vg_replace_malloc.c:149)
==29661==? ? by 0x804835D: main (memleak.c:6)
==29661==?
==29661== LEAK SUMMARY:
==29661==? ? definitely lost: 10 bytes in 1 blocks.
==29661==? ?? ?possibly lost: 0 bytes in 0 blocks.
==29661==? ? still reachable: 0 bytes in 0 blocks.
==29661==? ?? ?? ?suppressed: 0 bytes in 0 blocks.

[konten@tencent test_valgrind]$

和上次的執(zhí)行結(jié)果基本相同，只是多了上面藍(lán)色的部分，指明了代碼中出現(xiàn)泄漏的具體位置。

以上就是用valgrind檢查內(nèi)存泄漏的方法，用到的例子比較簡(jiǎn)單，復(fù)雜的代碼最后結(jié)果也都一樣。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Valgrind使用说明的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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