注册 登录  
 加关注
查看详情
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

linux 学习

 
 
 

日志

 
 

Valgrind使用说明【转】  

2011-09-23 13:24:29|  分类: 软件使用 |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

    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,是公认的最接近Purify的产品,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越界,还可以分析cache的使用等,灵活轻巧而又强大。    

 Valgrind概观

Valgrind的最新版是3.2.3,该版本包含下列工具:

    1memcheck:检查程序中的内存问题,如泄漏、越界、非法指针等。

    2callgrind:检测程序代码覆盖,以及分析程序性能。

    3cachegrind:分析CPUcache命中率、丢失率,用于进行代码优化。

    4helgrind:用于检查多线程程序的竞态条件。

    5massif:堆栈分析器,指示程序中使用了多少堆内存等信息。

    6lackey

       7nulgrind

 Valgrind工具详解

1.Memcheck

    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mallocfreenewdelete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/写释放后的内存块;

       3/写超出malloc分配的内存块;

       4/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/freenew/delete匹配;

       7memcpy()相关函数中的dstsrc指针重叠。

这些问题往往是C/C++程序员最头疼的问题,Memcheck在这里帮上大忙。

2.Callgrind

    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。

    说明:这个工具我也没有用会,网上基本没有找到有指导性的文档,暂时留在后面慢慢研究吧。

3.Cachegrind

       Cache分析器,它模拟CPU中的一级缓存I1Dl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。

    作一下广告:valgrind自身利用该工具在过去几个月内使性能提高了25%-30%。据早先报道,kde开发team也对valgrind在提高kde性能方面的帮助表示感谢。

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。

       Massif对内存的分配和释放做profile。程序开发者通过它可以深入了解程序的内存使用行为,从而对内存使用进行优化。这个功能对C++尤其有用,因为C++有很多隐藏的内存分配和释放

此外,lackeynulgrind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。



 使用Valgrind

       Valgrind使用起来非常简单,你甚至不需要重新编译你的程序就可以用它。当然如果要达到最好的效果,获得最准确的信息,还是需要按要求重新编译一下的。比如在使用memcheck的时候,最好关闭优化选项。

       valgrind命令的格式如下:

       valgrind [valgrind-options] your-prog [your-prog options]

一些常用的选项如下:

选项

作用

-h --help

显示帮助信息。

--version

显示valgrind内核的版本,每个工具都有各自的版本。

-q --quiet

安静地运行,只打印错误信息。

-v --verbose

打印更详细的信息。

--tool=<toolname> [default: memcheck]

最常用的选项。运行valgrind中名为toolname的工具。如果省略工具名,默认运行memcheck

--db-attach=<yes|no> [default: no]

绑定到调试器上,便于调试错误。

1、检测内存泄漏

    示例代码如下:

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

int main(void)

{

       char *ptr;

       ptr = (char *)malloc(10);

       return 0;

}

保存为memleak.c并编译,然后用valgrind检测。

$ gcc -o memleak memleak.c

valgrindpurify最大的不同在于:valgrind只接管程序执行的过程,编译时不需要valgrind干预,而purify会干预程序编译过程)

valgrind --tool=memcheck ./memleak

我们得到如下错误信息:

[konten@tencent test_valgrind]$ valgrind ./memleak

==29646== Memcheck, a memory error detector.

==29646== Copyright (C) 2002-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.

==29646== Using LibVEX rev 1732, a library for dynamic binary translation.

==29646== Copyright (C) 2004-2007, and GNU GPL'd, by OpenWorks LLP.

==29646== Using valgrind-3.2.3, a dynamic binary instrumentation framework.

==29646== Copyright (C) 2000-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.

==29646== For more details, rerun with: -v

==29646==

==29646==

==29646== ERROR SUMMARY: 0 errors from 0 contexts (suppressed: 15 from 1)

==29646== malloc/free: in use at exit: 10 bytes in 1 blocks.   //指示在程序退出时,还有多少内存没有释放。

==29646== malloc/free: 1 allocs, 0 frees, 10 bytes allocated. // 指示该执行过程mallocfree调用的次数。

==29646== For counts of detected errors, rerun with: -v // 提示如果要更详细的信息,用-v选项。

==29646== searching for pointers to 1 not-freed blocks.

==29646== checked 56,164 bytes.

==29646==

==29646== LEAK SUMMARY:

==29646==    definitely lost: 10 bytes in 1 blocks.

==29646==      possibly lost: 0 bytes in 0 blocks.

==29646==    still reachable: 0 bytes in 0 blocks.

==29646==         suppressed: 0 bytes in 0 blocks.

==29646== Rerun with --leak-check=full to see details of leaked memory.

[konten@tencent test_valgrind]$

以上结果中,红色的是手工添加的说明信息,其他是valgrind的输出。可以看到,如果我们仅仅用默认方式执行,valgrind只报告内存泄漏,但没有显示具体代码中泄漏的地方。

       因此我们需要使用 --leak-check=full”选项启动 valgrind,我们再执行一次:

[konten@tencent test_valgrind]$ valgrind --leak-check=full ./memleak

==29661== Memcheck, a memory error detector.

==29661== Copyright (C) 2002-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.

==29661== Using LibVEX rev 1732, a library for dynamic binary translation.

==29661== Copyright (C) 2004-2007, and GNU GPL'd, by OpenWorks LLP.

==29661== Using valgrind-3.2.3, a dynamic binary instrumentation framework.

==29661== Copyright (C) 2000-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.

==29661== For more details, rerun with: -v

==29661==

==29661==

==29661== ERROR SUMMARY: 0 errors from 0 contexts (suppressed: 15 from 1)

==29661== malloc/free: in use at exit: 10 bytes in 1 blocks.

==29661== malloc/free: 1 allocs, 0 frees, 10 bytes allocated.

==29661== For counts of detected errors, rerun with: -v

==29661== searching for pointers to 1 not-freed blocks.

==29661== checked 56,164 bytes.

==29661==

==29661== 10 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1

==29661==    at 0x401A846: malloc (vg_replace_malloc.c:149)

==29661==    by 0x804835D: main (memleak.c:6)

==29661==

==29661== LEAK SUMMARY:

==29661==    definitely lost: 10 bytes in 1 blocks.

==29661==      possibly lost: 0 bytes in 0 blocks.

==29661==    still reachable: 0 bytes in 0 blocks.

==29661==         suppressed: 0 bytes in 0 blocks.

[konten@tencent test_valgrind]$

和上次的执行结果基本相同,只是多了上面蓝色的部分,指明了代码中出现泄漏的具体位置。

以上就是用valgrind检查内存泄漏的方法,用到的例子比较简单,复杂的代码最后结果也都一样。


2、其他内存问题

       我们下面的例子中包括常见的几类内存问题:堆中的内存越界、踩内存、栈中的内存越界、非法指针使用、重复free

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

int main(void)

{

    char *ptr = malloc(10);

    ptr[12] = 'a'; // 内存越界

    memcpy(ptr +1, ptr, 5); // 踩内存

    char a[10];

    a[12] = 'i'; // 数组越界

     free(ptr); // 重复释放

       free(ptr);

    char *p1;

    *p1 = '1'; // 非法指针

   

    return 0;

}

编译: gcc -o invalidptr invalidptr.c -g

执行:valgrind --leak-check=full ./invalidptr

结果如下:

[konten@tencent test_valgrind]$ valgrind --leak-check=full ./invalidptr

==29776== Memcheck, a memory error detector.

==29776== Copyright (C) 2002-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.

==29776== Using LibVEX rev 1732, a library for dynamic binary translation.

==29776== Copyright (C) 2004-2007, and GNU GPL'd, by OpenWorks LLP.

==29776== Using valgrind-3.2.3, a dynamic binary instrumentation framework.

==29776== Copyright (C) 2000-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.

==29776== For more details, rerun with: -v

==29776==

==29776== Invalid write of size 1 //堆内存越界被查出来

==29776==    at 0x80483D2: main (invalidptr.c:7)

==29776== Address 0x4159034 is 2 bytes after a block of size 10 alloc'd

==29776==    at 0x401A846: malloc (vg_replace_malloc.c:149)

==29776==    by 0x80483C5: main (invalidptr.c:6)

==29776==

==29776== Source and destination overlap in memcpy(0x4159029, 0x4159028, 5) //踩内存

==29776==    at 0x401C96D: memcpy (mc_replace_strmem.c:116)

==29776==    by 0x80483E6: main (invalidptr.c:9)

==29776==

==29776== Invalid free() / delete / delete[] //重复释放

==29776==    at 0x401B3FB: free (vg_replace_malloc.c:233)

==29776==    by 0x8048406: main (invalidptr.c:16)

==29776== Address 0x4159028 is 0 bytes inside a block of size 10 free'd

==29776==    at 0x401B3FB: free (vg_replace_malloc.c:233)

==29776==    by 0x80483F8: main (invalidptr.c:15)

==29776==

==29776== Use of uninitialised value of size 4

==29776==    at 0x804840D: main (invalidptr.c:19)

==29776== //非法指针,导致coredump

==29776== Process terminating with default action of signal 11 (SIGSEGV): dumping core

==29776== Bad permissions for mapped region at address 0x80482AD

==29776==    at 0x804840D: main (invalidptr.c:19)

==29776==

==29776== ERROR SUMMARY: 4 errors from 4 contexts (suppressed: 15 from 1)

==29776== malloc/free: in use at exit: 0 bytes in 0 blocks.

==29776== malloc/free: 1 allocs, 2 frees, 10 bytes allocated.

==29776== For counts of detected errors, rerun with: -v

==29776== All heap blocks were freed -- no leaks are possible.

Segmentation fault

[konten@tencent test_valgrind]$

从上面的结果看出,除了栈内存越界外,其他常见的内存问题都可以用valgrind简单的查出来。

3、显示代码覆盖

       callgrind工具能方便的显示程序执行的代码覆盖情况。

       看如下例子:

      

4、显示线程竞态条件 <该版本暂不支持>

       helgrind工具可以在多线程代码中找到可能产生竞态条件的地方。



 memcheck 工具的常用选型

1leak-check

    --leak-check=<no|summary|yes|full> [default: summary]

    用于控制内存泄漏检测力度。

    no,不检测内存泄漏;

    summary,仅报告总共泄漏的数量,不报告具体泄漏位置;

    yes/full,报告泄漏总数、泄漏的具体位置。

2show-reachable

    --show-reachable=<yes|no> [default: no]

    用于控制是否检测控制范围之外的泄漏,比如全局指针、static指针等。

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

//char *gptr = NULL;

int main(void)

{

    gptr = (char *)malloc(10);

    return 0;

}

对应以上代码,若--show-reachableno,则valgrind不报告内存泄漏,否则会报告。

3undef-value-errors

--undef-value-errors=<yes|no> [default: yes]

用于控制是否检测代码中使用未初始化变量的情况。

对应以下代码:

    int a;

    printf("a = %d \n", a);

若 --undef-value-errorsno,则valgrind不报告错误,否则报告“Use of uninitialised value ...”的错误。

4、其他选项

    --log-file=filename 将结果输出到文件。

    --log-socket=192.168.0.1:12345 输出到网络。

    --trace-children=<yes|no> [default: no]

    --track-fds=<yes|no> [default: no]

    --log-fd=<number> [default: 2, stderr]

    --xml=<yes|no> [default: no]

    --num-callers=<number> [default: 12]

    --show-below-main=<yes|no> [default: no]

 Valgrind的编译安装

       1、下载源代码,下载地址http://valgrind.org/downloads/current.html#current ,截止目前为止,最新版本是3.2.3

       2、编译,在源代码目录下执行:

              ./configure --prefix=[你自己的安装目录]

              make;make install

       便好了。

       3、配置缺省选项

              valgrind提供3种方式用于设置缺省选项:

                     a~/.valgrindrc文件;

           b、环境变量$VALGRIND_OPTS

           c、当前目录下的.valgrindrc文件;

       优先顺序为 abc

       .valgrindrc的格式为:

           --ToolName:OptionName=OptionVal

       如:

               --memcheck:leak-check=yes

                 --memcheck:show-reachable=yes


  评论这张
 
阅读(2978)| 评论(0)
推荐 转载

历史上的今天

在LOFTER的更多文章

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2018