valgrind使用整理
時間：20180703參考文獻：
https://www.cnblogs.com/AndyStudy/p/6409287.html valgrind 工具介紹和簡單的使用
https://blog.csdn.net/shixin_0125/article/details/78590796 linux工具之檢測內存泄漏-valgrind
https://www.cnblogs.com/zhoudayang/p/6110360.html Valgrind 快速入門
0).前言
內存泄漏是c++程序常見的問題了，特別是服務類程序，當系統模塊過多或者邏輯複雜後，很難通過代碼看出內存泄漏；valgrind是一個開源的，檢測c++程序內存泄漏有效工具，編譯時加上-g選項可以定位到代碼行，同時還檢查‘野指針’，檢查malloc與free是否匹配等功能；
Valgrind 是個開源的工具，功能很多。例如檢查內存泄漏工具---memcheck。
Valgrind工具組提供了一套調試與分析錯誤的工具包,能夠幫助你的程序工作的更加準確，更加快速。這些工具之中最有名的是Memcheck。它能夠識別很多C或者C++程序中內存相關的錯誤，這些錯誤會導致程序崩潰或者出現不可預知的行爲。
接下來會以最短的篇幅告訴你如何使用Memcheck來識別你寫的程序中的內存錯誤。你可以從用戶手冊中獲取Memcheck的完整文檔以及其他工具的使用說明。
1).Valgrind 安裝：
Ununtu: apt-get install valgrind嵌入式：（openwrt）
在內核菜單 make menuconfig
Development --->
<*> valgrind......................... debugging and profiling tools for Linux
<*> valgrind-cachegrind
<*> valgrind-callgrind
<*> valgrind-drd
<*> valgrind-helgrind
<*> valgrind-massif. debugging and profiling tools for Linux (heap profiling)
<*> valgrind-vgdb.... debugging and profiling tools for Linux (GDB interface)
2).Valgrind 命令介紹：
用法: valgrind [options] prog-and-args[options]: 常用選項，適用於所有Valgrind工具
-tool=<name> 最常用的選項。運行 valgrind中名爲toolname的工具。默認memcheck。
memcheck ------> 這是valgrind應用最廣泛的工具，一個重量級的內存檢查器，能夠發現開發中絕大多數內存錯誤使用情況，比如：使用未初始化的內存，使用已經釋放了的內存，內存訪問越界等。
callgrind ------> 它主要用來檢查程序中函數調用過程中出現的問題。
cachegrind ------> 它主要用來檢查程序中緩存使用出現的問題。
helgrind ------> 它主要用來檢查多線程程序中出現的競爭問題。
massif ------> 它主要用來檢查程序中堆棧使用中出現的問題。
extension ------> 可以利用core提供的功能，自己編寫特定的內存調試工具
-h –help 顯示幫助信息。
-version 顯示valgrind內核的版本，每個工具都有各自的版本。
-q –quiet 安靜地運行，只打印錯誤信息。
-v –verbose 更詳細的信息, 增加錯誤數統計。
-trace-children=no|yes 跟蹤子線程? [no]
-track-fds=no|yes 跟蹤打開的文件描述？[no]
-time-stamp=no|yes 增加時間戳到LOG信息? [no]
-log-fd=<number> 輸出LOG到描述符文件 [2=stderr]
-log-file=<file> 將輸出的信息寫入到filename.PID的文件裏，PID是運行程序的進行ID
-log-file-exactly=<file> 輸出LOG信息到 file
-log-file-qualifier=<VAR> 取得環境變量的值來做爲輸出信息的文件名。 [none]
-log-socket=ipaddr:port 輸出LOG到socket ，ipaddr:port
LOG信息輸出-xml=yes 將信息以xml格式輸出，只有memcheck可用
-num-callers=<number> show <number> callers in stack traces [12]
-error-limit=no|yes 如果太多錯誤，則停止顯示新錯誤? [yes]
-error-exitcode=<number> 如果發現錯誤則返回錯誤代碼 [0=disable]
-db-attach=no|yes 當出現錯誤，valgrind會自動啓動調試器gdb。[no]
-db-command=<command> 啓動調試器的命令行選項[gdb -nw %f %p]
適用於Memcheck工具的相關選項：
-leak-check=no|summary|full 要求對leak給出詳細信息? [summary]
-leak-resolution=low|med|high how much bt merging in leak check [low]
-show-reachable=no|yes show reachable blocks in leak check? [no]
4).測試程序main.c:
下面通過一個簡單的程序記錄valgrind的用法。#include <stdio.h>
void f(){
int * x = malloc(10 * sizeof(int));
x[10] = 0; //problem 1: heap block overrun
//problem 2: memory leak -- x not freed
}
int main(){
f();
return 0;
}
編譯：
gcc main.c -g -o main
在編譯程序時開啓-g選項來引入調試信息,這樣Memcheck的錯誤信息中能夠準確的顯示問題代碼的序號。如果你能夠容忍一些性能損失,請使用-O0選項來編譯程序.使用-O1方式來編譯程序錯誤信息可能會不準確,雖然大體而言在使用-O1方式編譯的程序上使用Memcheck沒有問題,而且相比-O0方式編譯的程序而言性能大爲提升.不推薦使用-O2或者更高級別來編譯程序,因爲Memcheck偶爾會誤報值未初始化的錯誤.
下面是使用上述C代碼生成程序的makefile文件.
example:example.o
gcc -o example example.o
example.o:a.c
gcc -c -O0 -g -Wall a.c -o example.o
.PHONY:clean
clean:
-rm -rf *.o example
5).調試命令：
命令：valgrind -v --log-file=valgrind.log --tool=memcheck --leak-check=full --show-mismatched-frees=yes ./main
說明：加--log-file=valgrind.log 會在當前目錄下生成日誌文件，日誌不會在終端打印
[root@hui:/home/test/1test]#valgrind -v --log-file=valgrind.log --tool=memcheck --leak-check=full --show-mismatched-frees=yes ./main
[root@hui:/home/test/1test]#ls
main main.c main.c~ valgrind.log
最常用的命令格式：
valgrind --tool=memcheck --leak-check=full ./test
大多數的錯誤信息和下面的一致,下面展示了內存越界的錯誤:
==5753== Invalid write of size 4
==5753== at 0x40053B: f (a.c:5)
==5753== by 0x40054B: main (a.c:9)
==5753== Address 0x51fc068 is 0 bytes after a block of size 40 alloc'd
==5753== at 0x4C2AB80: malloc (in /usr/lib/valgrind/vgpreload_memcheck-amd64-linux.so)
==5753== by 0x40052E: f (a.c:4)
==5753== by 0x40054B: main (a.c:9)
注意:
• 每一個錯誤有很多信息, 請認真閱讀
• 5732是進程ID,這一般不重要
• 第一行Invalid write告訴你出現了哪一種錯誤.因爲內存泄露,程序向本不能訪問的內存進行了寫入操作.
• 在第一行之後緊跟的堆棧軌跡信息告訴你問題出現的位置. 堆棧軌跡信息可能會非常大,非常令人迷惑,特別是當你使用C++ STL的時候.推薦按照從下到上的順序進行閱讀.如果堆棧軌跡信息不夠,可以使用--num-callers選項來擴充堆棧軌跡信息.
• 代碼地址(例如:0x40054B) 一般不重要,但是有時在追蹤神祕的bug時會很有用.
• 一些錯誤信息有第二個部分描述了涉及到的內存地址.這一段表明了寫入的內存正好在malloc函數分配的內存的後面,對應代碼中的第9行.
推薦按照提示的順序來修復錯誤.因爲後面的錯誤可能因爲前面的錯誤導致.否則你會覺得Memcheck不好用.
內存泄露信息如下所示:
==5753== 40 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1
==5753== at 0x4C2AB80: malloc (in /usr/lib/valgrind/vgpreload_memcheck-amd64-linux.so)
==5753== by 0x40052E: f (a.c:4)
==5753== by 0x40054B: main (a.c:9)
堆棧追蹤信息告訴你泄露的內存在哪裏分配的.Memcheck不能告訴你爲什麼內存會泄露.
有幾種不同的內存泄露方式,其中最重要的兩種類別是:
• "definitely lost": 你的程序泄露了內存,請修復這個錯誤.
• "probably lost": 你的程序泄露了內存,除非你在"玩弄"指針(例如移動指針到分配的內存塊的中間位置)
如果你不理解錯誤信息,請查詢用戶手冊中關於Memcheck錯誤信息的說明,其中舉例說明了Memcheck產生的所有類型的錯誤信息.
警告
Memcheck並不完美,它偶爾會誤報,有些機制可以抑制這些誤報.(請參考用戶手冊中的減少出錯章節).然而,他在99%的情況下都不會出錯,所以你需要謹慎地忽略它報告的錯誤信息.畢竟,你也不會忽略編譯器的報警信息.抑制機制對於你不能修改的庫代碼也有用.默認的抑制會影響庫代碼中的內存錯誤.
Memcheck不能夠偵測你程序中的所有內存錯誤.比如,他不能識別越界讀,或者對分配到棧區的數組的越界寫入.但是它能夠識別能導致你程序崩潰的大多數錯誤.
嘗試使你的程序更加清晰,這樣Memcheck檢測不出錯誤.當你達到這種狀態,你會更容易發現對程序的哪些修改導致Memcheck報告了新的錯誤.數年的Memcheck使用經驗說明,大型程序也能夠使用Memcheck. 比如KDE,Firefox等.
6).原理分析
原理：
參考網站：
http://www.linuxidc.com/Linux/2012-06/63754.htm
http://elinux.org/Valgrind （wiki）
http://blog.csdn.net/sduliulun/article/details/7732906
http://blog.csdn.net/gatieme/article/details/51959654（比較全面的介紹）
http://www.linuxidc.com/Linux/2012-06/63754.htm （非常詳細的介紹了每個工具的使用）