内存泄漏定位工具之 valgrind

内存泄漏检测工具

一、valgrind介绍

valgrind包含几个标准的工具，它们是：

• memcheck
• cachegrind
• helgrind

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。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。

二、源码下载

1. 官网下载地址
2. 蓝秦云下载地址

三、命令操作

1.memcheck 工具

valgrind命令行使用–tool=memcheck选项使用memcheck
memcheck命令行选项：

–leak-check= ：默认为summary,用于内存泄漏检查
–leak-resolution=：默认为high,
–show-leaks-kind= [definite, possible, reachable, indirect]
–errors-for-leak-kinds= [definite, possible]
–leak-check-heuristics= [default : all]
–show-reachable=, --show-possible-lost=
–xtree-leak=
–xtree-leak-file= [default: xleak.kcg.%p] ：指定valgrind生成报告文件名称
–undef-value-error= ：valgrind是否报告未定义值错误
–track-origin= ：是否跟踪未初始化值
–partial-loads-ok= ：memcache处理32-,64-,128-和256-字节类型数据地址对齐；
–expensive-definedness-checks= ：
–keep-stacktrace=alloc|free|alloc-and-free|alloc-then-free|none ： 跟踪栈上malloc和free数据块
–freelist-vol= ：客户程序调用free或者delete释放内存，释放的内存无法立即变为可用内存。队列中块的最大值，
–freelist-big-blocks= :0意味着所有数据库可被重新使用
–workaroud-gcc296-bugs=
–ignore-range-below-sp:
–show-mismatched-frees= :检查堆中块释放有对应的释放函数调用。
–ignore-ranges=0xPP-0xQQ
–malloc-fill= :填充的16进制内容
–free-fill=
: 调用free，delete指定内存填充内容

四、虚拟机下使用

1. x86编译

1. 解压
   tar -jxvf valgrind-3.20.0.tar.bz2 valgrind-3.20.0/
2. 进入到目录
   cd valgrind-3.20.0
3. 检查环境生成Makefile
   ./configure
4. 编译
   make
5. 安装到虚拟机
   sudo make install

没有指定目录，默认安装到虚拟机到 /usr/local/

2. 正常程序测试

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main()
{char * p = (char*) malloc(10);free(p);return 0;
}

3. 申请内存不释放测试

//malloc.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main()
{char * p = (char*) malloc(10);return 0;
}

编译
gcc malloc.c -g -o malloc

用valgrind执行命令
valgrind --tool=memcheck --leak-check=yes ./malloc

生成报告

4. 内存越界的测试

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main()
{char * p = (char*) malloc(10);strcpy(p, "12345678901");free(p);return 0;
}

报告

5. 读写已经释放的内存

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main()
{char * p = (char*) malloc(10);free(p);strcpy(p, "123");return 0;
}

报告

五、ARM平台使用

1.交叉编译

测试环境在米尔的6ull板子进行测试

1. 下载源码
2. 解压
   tar -jxvf valgrind-3.12.0.tar.bz2
3. 执行脚本
   ./autogen.sh
4. 修改configure
   找到armv7修改为 armv7*|arm* 6022行，修改如下，否则会报错

checking host system type… arm-unknown-linux-gnu checking for a supported CPU… no (arm) configure: error: Unsupported host architecture. Sorry

修改如下

 armv7*){ $as_echo "$as_me:${as_lineno-$LINENO}: result: ok (${host_cpu})" >&5$as_echo "ok (${host_cpu})" >&6; }ARCH_MAX="arm";;

 armv7*|arm*){ $as_echo "$as_me:${as_lineno-$LINENO}: result: ok (${host_cpu})" >&5$as_echo "ok (${host_cpu})" >&6; }ARCH_MAX="arm";;

6. 进入root模式
   sudo -s

7. 环境配置
   加载编译器的环境变量
   source /opt/full/environment-setup-cortexa7t2hf-neon-poky-linux-gnueabi
   检查 安装目录在虚拟机的/opt/valgrind-3.20.0
   ./configure --host=arm-linux --prefix=/opt/valgrind-3.20.0

8. 编译
   make -j
make install

2. 内存泄漏测试

1. 创建目录
   mkdir -p /opt/valgrind-3.20.0/
2. 挂载虚拟机的工具目录
   mount -t nfs 192.168.1.4:/opt/valgrind-3.20.0/ /opt/valgrind-3.20.0/
3. 加载环境变量（可选）
   export PATH=/opt/valgrind-3.20.0/bin/:$PATH
4. 测试代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main()
{char *p = malloc(20);return 0;
}

5. 测试报告

六、总结

ARM平台下采集采用nfs挂载的方式进行测试，避免找不到库，所以虚拟机编译安装的路径和设备上运行的路径保持一致