C语言常用调试工具——Valgrind

一、简介：

Valgrind：是一款用于内存调试、内存泄漏检测以及性能分析的软件开发工具，是一套Linux下，开放源代码（GPL V2）的仿真调试工具的集合。Valgrind由内核（core）以及基于内核的其他调试工具组成。内核类似于一个框架（framework），它模拟了一个CPU环境，并提供服务给其他工具；而其他工具则类似于插件 (plug-in)，利用内核提供的服务完成各种特定的内存调试任务。

二、valgrind包含几个标准的工具：

1、memcheck

memcheck探测程序中内存管理存在的问题。它检查所有对内存的读/写操作，并截取所有的malloc/new/free/delete调用。因此memcheck工具能够探测到以下问题：

（1）使用未初始化的内存

（2）读/写已经被释放的内存

（3）读/写内存越界

（4）读/写不恰当的内存栈空间

（5）内存泄漏

（6）使用malloc/new/new[]和free/delete/delete[]不匹配。

2、cachegrind

cachegrind是一个cache剖析器。主要用来检查程序中函数调用过程中出现的问题。它模拟执行CPU中的L1, D1和L2 cache，因此它能很精确的指出代码中的cache未命中。如果你需要，它可以打印出cache未命中的次数，内存引用和发生cache未命中的每一行代码，每一个函数，每一个模块和整个程序的摘要。如果你要求更细致的信息，它可以打印出每一行机器码的未命中次数。在x86和amd64 上，cachegrind通过CPUID自动探测机器的cache配置，所以在多数情况下它不再需要更多的配置信息了。

3、helgrind

helgrind主要用来检查程序中缓存使用出现的问题。查找多线程程序中的竞争数据。helgrind查找内存地址，那些被多于一条线程访问的内存地址，但是没有使用一致的锁就会被查出。这表示这些地址在多线程间访问的时候没有进行同步，很可能会引起很难查找的时序问题。

4、Helgrind：它主要用来检查多线程程序中出现的竞争问题。

5、Massif：它主要用来检查程序中堆栈使用中出现的问题。

6、Extension：可以利用core提供的功能，自己编写特定的内存调试工具。

三、使用方法

1、命令格式：

valgrind –tool=toolname –参数 program_name

eg：valgrind -v –tool=memcheck –leak-check=full –show-reachable=yes –track-origins=yes test

2、参数说明：

详见后文【附录】

四、演示用例与说明

Eg：源代码【test3.c】

#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>
#include <string.h>

void test()

{

    int *ptr = malloc(sizeof(int)*10);
    ptr[10] = 7; // 内存越界
    memcpy(ptr +1, ptr, 5); // 踩内存（内存覆盖）

    free(ptr);
    free(ptr);// 重复释放
    int *p1;
    *p1 = 1; // 非法指针

}

int main(void)
{

    test();
    return 0;
}

#include <stdlib.h>

#include <malloc.h>

#include <string.h>

void test()

{

int *ptr = malloc(sizeof(int)*10);

ptr[10] = 7; // 内存越界

memcpy(ptr +1, ptr, 5); // 踩内存（内存覆盖）

free(ptr);

free(ptr);// 重复释放

int *p1;

*p1 = 1; // 非法指针

}

int main(void)

{

test();

return 0;

}

valgrind运行结果及分析：

zhoul@ubuntu:~/bazi/test$ valgrind -v –tool=memcheck –leak-check=full –show-reachable=yes –track-origins=yes ./test3

……

–24264– REDIR: 0x4eb3100 (__GI_strrchr) redirected to 0x4c28140 (__GI_strrchr)

–24264– REDIR: 0x4eaab20 (malloc) redirected to 0x4c27426 (malloc)

==24264== Invalid write of size 4 // 内存越界

==24264== at 0x4005D2: test (test3.c:8)