linux下内存泄露检测工具Valgrind介绍

目前在linux开发一个分析实时路况的应用程序，在联合测试中发现程序存在内存泄露的情况。

这下着急了，马上就要上线了，还好发现了一款Valgrind工具，完美的解决了内存泄露的问题。

推荐大家可以使用看看。

Valgrind是运行在Linux上一套基于仿真技术的程序调试和分析工具，它的主要作者是获得过Google-O'Reilly开源大奖的Julian Seward，它包含一个内核──一个软件合成的CPU，和一系列的小工具，每个工具都可以完成一项任务──调试，分析，或测试等。Valgrind可以检测内存泄漏和内存违例，还可以分析cache的使用等，灵活轻巧而又强大，能直穿程序错误的心脏，真可谓是程序员的瑞士军刀。

（一）. Valgrind概观 
Valgrind一般包含下列工具： 
1.Memcheck (后续我们只对这款内存检测工具做介绍)
最常用的工具，用来检测程序中出现的内存问题，所有对内存的读写都会被检测到，一切对malloc()/free()/new/delete的调用都会被捕获。所以，它能检测以下问题： 
1.对未初始化内存的使用； 
2.读/写释放后的内存块； 
3.读/写超出malloc分配的内存块； 
4.读/写不适当的栈中内存块； 
5.内存泄漏，指向一块内存的指针永远丢失； 
6.不正确的malloc/free或new/delete匹配； 
7,memcpy()相关函数中的dst和src指针重叠。 
这些问题往往是C/C++程序员最头疼的问题，Memcheck在这里帮上了大忙。 
2.Callgrind 
和gprof类似的分析工具，但它对程序的运行观察更是入微，能给我们提供更多的信息。和gprof不同，它不需要在编译源代码时附加特殊选项，但加上调试选项是推荐的。Callgrind收集程序运行时的一些数据，建立函数调用关系图，还可以有选择地进行cache模拟。在运行结束时，它会把分析数据写入一个文件。callgrind_annotate可以把这个文件的内容转化成可读的形式。 
3.Cachegrind 
Cache分析器，它模拟CPU中的一级缓存I1，Dl和二级缓存，能够精确地指出程序中cache的丢失和命中。如果需要，它还能够为我们提供cache丢失次数，内存引用次数，以及每行代码，每个函数，每个模块，整个程序产生的指令数。这对优化程序有很大的帮助。 
4.Helgrind 
它主要用来检查多线程程序中出现的竞争问题。Helgrind寻找内存中被多个线程访问，而又没有一贯加锁的区域，这些区域往往是线程之间失去同步的地方，而且会导致难以发掘的错误。Helgrind实现了名为“Eraser”的竞争检测算法，并做了进一步改进，减少了报告错误的次数。不过，Helgrind仍然处于实验阶段。 
5. Massif 
堆栈分析器，它能测量程序在堆栈中使用了多少内存，告诉我们堆块，堆管理块和栈的大小。Massif能帮助我们减少内存的使用，在带有虚拟内存的现代系统中，它还能够加速我们程序的运行，减少程序停留在交换区中的几率。 
此外，lackey和nulgrind也会提供。Lackey是小型工具，很少用到；Nulgrind只是为开发者展示如何创建一个工具。我们就不做介绍了。

（二）. Valgrind下载与安装

1、下载：

valgrind官网：http://valgrind.org下载

如果安装有svn则可以直接下载最新版本：svn co svn://svn.valgrind.org/valgrind/trunk valgrind

2、安装

cd valgrind

./autogen.sh

./configure --prefix=...

make

make install

（二）. 使用Memcheck 工具进行内存分析

1、编译你的程序debug版本./TestMem

2、执行：valgrind --tool=memcheck --leak-check=full --log-file=./log.txt  ./TestMem

3、耐心等待并分析结果(log.txt结果文件中会包含引起内存泄露的代码在在源码中的位置，即以下举例说明中标明为红色的部分）

举例说明：

下面是一段有问题的C程序代码test.c

#include <stdlib.h>
void f(void)
{
int* x = malloc(10 * sizeof(int));
x[10] = 0; //问题1: 数组下标越界
} //问题2: 内存没有释放
int main(void)
{
f();
return 0;
}
1、 编译程序test.c
gcc -Wall test.c -g -o test
2、 使用Valgrind检查程序BUG
valgrind --tool=memcheck --leak-check=full ./test
3、 分析输出的调试信息
==3908== Memcheck, a memory error detector.
==3908== Copyright (C) 2002-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==3908== Using LibVEX rev 1732, a library for dynamic binary translation.
==3908== Copyright (C) 2004-2007, and GNU GPL'd, by OpenWorks LLP.
==3908== Using valgrind-3.2.3, a dynamic binary instrumentation framework.
==3908== Copyright (C) 2000-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==3908== For more details, rerun with: -v
==3908== 
--3908-- DWARF2 CFI reader: unhandled CFI instruction 0:50
--3908-- DWARF2 CFI reader: unhandled CFI instruction 0:50
/*数组越界错误*/
==3908== Invalid write of size 4 
==3908== at 0x8048384: f (test.c:6)
==3908== by 0x80483AC: main (test.c:11)
==3908== Address 0x400C050 is 0 bytes after a block of size 40 alloc'd
==3908== at 0x40046F2: malloc (vg_replace_malloc.c:149)
==3908== by 0x8048377: f (test.c:5)
==3908== by 0x80483AC: main (test.c:11)
==3908== 
==3908== ERROR SUMMARY: 1 errors from 1 contexts (suppressed: 14 from 1)
==3908== malloc/free: in use at exit: 40 bytes in 1 blocks. 
==3908== malloc/free: 1 allocs, 0 frees, 40 bytes allocated.
==3908== For counts of detected errors, rerun with: -v
==3908== searching for pointers to 1 not-freed blocks.
==3908== checked 59,124 bytes.
==3908== 
==3908== 
/*有内存空间没有释放*/
==3908== 40 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1
==3908== at 0x40046F2: malloc (vg_replace_malloc.c:149)
==3908== by 0x8048377: f (test.c:5)
==3908== by 0x80483AC: main (test.c:11)
==3908== 
==3908== LEAK SUMMARY:
==3908== definitely lost: 40 bytes in 1 blocks.
==3908== possibly lost: 0 bytes in 0 blocks.
==3908== still reachable: 0 bytes in 0 blocks.
==3908== suppressed: 0 bytes in 0 blocks.