linux平臺(tái)軟件動(dòng)態(tài)分析工具valgrind系列工具

• Memcheck–內(nèi)存檢查工具
• Callgrind–函數(shù)調(diào)用分析工具
• Cachegrind–緩存命中分析工具
• Helgrind–線程分析工具
• Massif–內(nèi)存堆棧分析工具

一、Valgrind 概述

Valgrind是一套Linux下，開(kāi)放源代碼（GPL V2）的仿真調(diào)試工具的集合。Valgrind由內(nèi)核（core）以及基于內(nèi)核的其他調(diào)試工具組成。內(nèi)核類似于一個(gè)框架（framework），它模擬了一個(gè)CPU環(huán)境，并提供服務(wù)給其他工具；而其他工具則類似于插件 (plug-in)，利用內(nèi)核提供的服務(wù)完成各種特定的內(nèi)存調(diào)試任務(wù)。Valgrind的體系結(jié)構(gòu)如下圖所示：

Valgrind包括如下一些工具：

Memcheck。這是valgrind應(yīng)用最廣泛的工具，一個(gè)重量級(jí)的內(nèi)存檢查器，能夠發(fā)現(xiàn)開(kāi)發(fā)中絕大多數(shù)內(nèi)存錯(cuò)誤使用情況，我們主要使用即此工具，默認(rèn)選項(xiàng)。此工具檢查下面的程序錯(cuò)誤：使用未初始化的內(nèi)存 (Use of uninitialised memory)

· 使用已經(jīng)釋放了的內(nèi)存 (Reading/writing memory after it has been free’d)

· 使用超過(guò) malloc分配的內(nèi)存空間(Reading/writing off the endof malloc’d blocks)

· 對(duì)堆棧的非法訪問(wèn) (Reading/writing inappropriate areas on the stack)

· 申請(qǐng)的空間是否有釋放 (Memory leaks – where pointers to malloc’d blocks are lost forever)

· malloc/free/new/delete申請(qǐng)和釋放內(nèi)存的匹配(Mismatched use of malloc/new/new [] vs free/delete/delete [])
· src和dst的重疊(Overlapping src and dst pointers inmemcpy() and related functions)
Callgrind。收集程序運(yùn)行時(shí)的一些數(shù)據(jù)，函數(shù)調(diào)用關(guān)系等信息，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(xiě)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。
Cachegrind。它模擬 CPU中的一級(jí)緩存I1,D1和L2二級(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。
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)。
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。
Extension。可以利用core提供的功能，自己編寫(xiě)特定的內(nèi)存調(diào)試工具。

總結(jié)

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