一. 簡述valgrind是什么，為何能進(jìn)行內(nèi)存泄露

valgrind是一個(gè)程序調(diào)試及性能分析的工具集唱矛，涵蓋memcheck, cachegrind,helgrind,callgrind署驻，啟動valgrind時(shí)通過--tool來指定具體要調(diào)用的工具严卖。不論使用哪個(gè)工具全庸，通過valgrind來啟動程序時(shí)都會取得對程序的控制權(quán)靶端，從關(guān)聯(lián)庫中讀取調(diào)試信息。然后在valgrind核心提供的虛擬CPU上運(yùn)行程序藤韵，根據(jù)選擇的工具處理代碼虐沥，該工具會向代碼中植入檢測代碼，并把這些代碼作為最終代碼返回給valgrind核心，最后valgrind核心運(yùn)行這些代碼欲险。

我們最常用valgrind進(jìn)行內(nèi)存泄露檢查镐依，通過--tool = memcheck --leak-check=yes指定。需要注意的是天试，memcheck會加入代碼檢查每一片內(nèi)存的訪問和進(jìn)行值運(yùn)算槐壳，導(dǎo)致整體代碼大小至少增加12倍，運(yùn)行速度比平時(shí)慢25-50倍喜每，所以使用valgrind時(shí)务唐，保證機(jī)器環(huán)境有足夠多的內(nèi)存，如果進(jìn)程本身啟動內(nèi)存有十幾G带兜，那用valgrind啟動程序時(shí)枫笛，一般啟動特別慢，可能1h才能啟動程序刚照⌒糖桑或者，valgrind根本就拉不起來程序无畔，此時(shí)啊楚，需要修改程序的相關(guān)配置參數(shù)，想辦法將程序啟動的進(jìn)程內(nèi)存減小浑彰。

二.編譯程序時(shí)的注意

1. 編譯時(shí)恭理，打開調(diào)試模式（gcc編譯器的-g選項(xiàng)）。

2. 編譯時(shí)闸昨，關(guān)閉編譯優(yōu)化選項(xiàng)蚯斯。一些編譯優(yōu)化選項(xiàng)(比如-O2或者更高的優(yōu)化選項(xiàng))，可能會使得memcheck提交錯(cuò)誤的未初始化報(bào)告饵较，因此拍嵌，為了使得valgrind的報(bào)告更精確，在編譯的時(shí)候最好不要使用優(yōu)化選項(xiàng)循诉。

3. 如果程序有對tcmalloc編譯依賴的話横辆，需要將tcmalloc從編譯依賴中去掉，否則valgrind掃描可能會遺漏一些報(bào)警信息茄猫。

4. 當(dāng)檢查的是C++程序的時(shí)候狈蚤，還應(yīng)該考慮另一個(gè)選項(xiàng) -fno-inline。它使得函數(shù)調(diào)用鏈很清晰划纽，這樣可以減少你在瀏覽大型C++程序時(shí)的混亂脆侮。比如在使用這個(gè)選項(xiàng)的時(shí)候，用memcheck檢查openoffice就很容易勇劣。當(dāng)然靖避，你可能不會做這項(xiàng)工作潭枣，但是使用這一選項(xiàng)使得valgrind生成更精確的錯(cuò)誤報(bào)告和減少混亂。

三. valgrind下載 & 安裝

---> 下載：wget?http://www.valgrind.org/downloads/valgrind-3.8.1.tar.bz2

目前最新的版本是：Release 3.12.0 20 October 2016

---> 解壓：bzip2 -d valgrind-3.8.1.tar.bz2; tar -xvf valgrind-3.8.1.tar

---> 安裝: cd valgrind-3.8.1; ./configure --prefix=/home/work/tools/valgrind-3.8.1.install;make;make install

安裝好后在valgrind-3.8.1.install目錄里有: bin, lib, include, share 4個(gè)子目錄

---> 確認(rèn)是否安裝正確：valgrind --version

---> 編輯/etc/profile幻捏，將valgrind工具加入PATH盆犁，再source /etc/profile，這樣每次使用時(shí)都是新安裝的valgrind

四篡九、valgrind memcheck選項(xiàng)

參見手冊http://www.valgrind.org/docs/manual/mc-manual.html

valgrind的選項(xiàng)非常的多谐岁，可以參考翻譯手冊中的說明進(jìn)行選用，下面列出幾個(gè)比較常用的：

Option :--leak-check=no|summary|full|yes? [default summary]

Purpose : 當(dāng)這個(gè)選項(xiàng)打開時(shí)榛臼，會當(dāng)客戶程序結(jié)束時(shí)查找內(nèi)存泄露伊佃。如果設(shè)置為summary，Valgrind會報(bào)告有多少內(nèi)存泄露發(fā)生了讽坏。如果設(shè)置為full或yes锭魔，Valgrind給出每一個(gè)獨(dú)立的泄露的詳細(xì)信息例证。

Option :--leak-resolution=high|med|low ?[default low]

Purpose :在做內(nèi)存泄漏檢查時(shí)路呜，確定memcheck將怎么樣考慮不同的棧是相同的情況。當(dāng)設(shè)置為low時(shí)织咧，只需要前兩層棧匹配就認(rèn)為是相同的情況胀葱；當(dāng)設(shè)置為med，必須要四層棧匹配笙蒙，當(dāng)設(shè)置為high時(shí)抵屿，所有層次的棧都必須匹配。

注意--leak-resolution= 設(shè)置并不影響memcheck查找內(nèi)存泄漏的能力捅位。它只是改變了結(jié)果如何輸出轧葛。

Option: --show-reachable=yes|no ?[default no]

Purpose : 當(dāng)這個(gè)選項(xiàng)關(guān)閉時(shí)，內(nèi)存泄露檢測器只顯示沒有指針指向的內(nèi)存塊艇搀，或者只能找到指向塊中間的指針尿扯。當(dāng)這個(gè)選項(xiàng)打開時(shí)，內(nèi)存泄露檢測器還報(bào)告有指針指向的內(nèi)存塊焰雕。這些塊是最有可能出現(xiàn)內(nèi)存泄露的地方衷笋。你的程序可能，至少在原則上矩屁，應(yīng)該在退出前釋放這些內(nèi)存塊辟宗。這些有指針指向的內(nèi)存塊和沒有指針指向的內(nèi)存塊，或者只有內(nèi)部指針指向的塊吝秕，都可能產(chǎn)生內(nèi)存泄露泊脐，因?yàn)閷?shí)際上沒有一個(gè)指向塊起始的指針可以拿來釋放，即使你想去釋放它烁峭。

Option: -v

Purpose : 顯示詳細(xì)信息容客。在各個(gè)方面顯示你的程序的額外信息，例如：共享對象加載，使用的重置耘柱，執(zhí)行引擎和工具的進(jìn)程如捅，異常行為的警告信息。重復(fù)這個(gè)標(biāo)記可以增加詳細(xì)的級別调煎。

Option : -fno-inline

Purpose : 當(dāng)檢查的是C++程序的時(shí)候镜遣，可考慮這個(gè)選項(xiàng)-fno-inline。它使得函數(shù)調(diào)用鏈很清晰

Option : --max-stackframe=[default: 2000000]

Purpose : 棧的最大值士袄，默認(rèn)2000000悲关。如果棧指針的偏移超過這個(gè)數(shù)量，valgrind則會認(rèn)為程序是切換到了另外一個(gè)棧執(zhí)行娄柳。

五. 內(nèi)存泄露掃描過程

---> 程序啟動（如果程序本身內(nèi)存十幾個(gè)G寓辱，啟動非常慢，可能1h多才啟動）：

?nohup valgrind--tool=memcheck --leak-check=full --show-reachable=yes

--max-stackframe=8000000 --log-file=./valgrind.log [程序啟動命令] &

---> 判斷程序是否啟動成功：

搜索程序端口是否被監(jiān)聽來判斷程序是否被valgrind拉起

netstat -anlp|grep 9600|grep LISTEN ? ##如果進(jìn)程名是valgrind赤拒，則表示程序已經(jīng)在valgrind環(huán)境中啟動成功秫筏。

---> 給程序放一些請求，請求盡可能覆蓋到程序的各個(gè)分支

---> 程序優(yōu)雅退出挎挖，不要讓服務(wù)在valgrind環(huán)境里core掉了这敬。盡量服務(wù)有捕獲kill信號能力，一般kill -9 pid會導(dǎo)致服務(wù)core掉蕉朵。

---> 退出等待個(gè)幾分鐘崔涂，讓valgrind收集退出信息輸出到valgrind.log。最后分析valgrind.log

六. valgrind.log 報(bào)告分析

見手冊http://www.valgrind.org/docs/manual/mc-manual.html 始衅，關(guān)注關(guān)注definitely lost和possible lost處可能的內(nèi)存泄露冷蚂。

1）首先搜關(guān)鍵字『LEAK SUMMARY』，看『definitely lost』對應(yīng)是否有值汛闸，如果不為0蝙茶，肯定有內(nèi)存泄露。

2）如果有內(nèi)存泄露蛉拙，往上搜報(bào)告中『definitely lost in loss』的報(bào)警處尸闸，對照程序代碼一一排查。

3）常見內(nèi)存泄露警告

---> a. Illegal read / Illegal write errors

已釋放后的內(nèi)存進(jìn)行讀/寫或數(shù)組的越界訪問等孕锄，valgrind報(bào)告程序在嘗試讀寫非法內(nèi)存吮廉，造成的后果是程序易發(fā)生segmentation fault（吐core）風(fēng)險(xiǎn)。

Invalid write of size X畸肆，訪問超出了范圍的內(nèi)存宦芦，試圖從該內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)

---> b. Use of uninitialised values

檢測使用未初始化變量，可以檢測在條件判斷語句中使用未初始化變量轴脐，因此應(yīng)該養(yǎng)成在聲明變量時(shí)就進(jìn)行初始化的習(xí)慣

Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)

---> c. When a heap block is freed with an inappropriate deallocation function

使用不正確的方法釋放內(nèi)存调卑，比如new/delete , malloc/free使用混淆了抡砂，new分配的地方用free釋放了

Mismatched free() / delete / delete []

---> d. Illegal frees

重復(fù)內(nèi)存釋放，比如2次使用free釋放同一塊內(nèi)存

Invalid free() / delete / delete[]

---> e. Overlapping source and destination blocks

針對C語言常見的memcpy, strcpy, strncpy, strcat, strncat拷貝類函數(shù)恬涧，出現(xiàn)源串和目標(biāo)串地址重疊

Source and destination overlap in memcpy(0xbffff294, 0xbffff280, 21)

---> f. Fishy argument values

所有內(nèi)存分配類函數(shù)在分配內(nèi)存時(shí)注益，都會傳入一個(gè)內(nèi)存分配大小的數(shù)，如果你傳入的數(shù)大于機(jī)器所能分配的最大數(shù)時(shí)溯捆，如64位機(jī)器上丑搔，你傳入的size大于了2**63

Argument 'size' of function malloc has a fishy (possibly negative) value: -3

---> g. Leak detecion

HEAP SUMMARY: ?

如果指定--show-reachable=yes，在程序退出時(shí)memcheck會收集reachable and indirectly lost blocks

LEAK SUMMARY:

memcheck會記錄由malloc/new等函數(shù)創(chuàng)建的所有的heap blocks提揍，因此在程序退出時(shí)啤月，memcheck能夠知道哪些block沒有free。如下：

definitely lost: 4 bytes in 1 blocks

indirectly lost: 0 bytes in 0 blocks

possibly lost: 0 bytes in 0 blocks

still reachable: 95 bytes in 6 blocks

definitely lost：如果一個(gè)block在程序在退出后劳跃，memcheck找不到指向它的pointer谎仲，一般是由于在代碼中對該block沒有free造成的，要重點(diǎn)關(guān)注刨仑。

possibly lost：在程序退出時(shí)郑诺，memcheck發(fā)現(xiàn)仍有 interior pointer（如果一個(gè)pointer指向一個(gè)block的中間某個(gè)位置）指向一個(gè)block，那么該block被認(rèn)為是possibly lost贸人。

still reachable：如果memcheck發(fā)現(xiàn)仍有start pointer指向一個(gè)block间景，那么該block就是still reachable。

4）valgrind不能查出哪些錯(cuò)誤?

valgrind不對靜態(tài)數(shù)組(分配在棧上)進(jìn)行邊界檢查艺智。如果在程序中聲明了一個(gè)數(shù)組:

int main()

{

char x[10];

x[11] = ′a′;

}

valgrind則不會警告你，出于測試目的圾亏，你可以把數(shù)組改為動態(tài)在堆上分配的數(shù)組十拣，這樣就可能進(jìn)行邊界檢查了。這個(gè)方法好像有點(diǎn)得不償失的感覺志鹃。

七. 安裝或使用中踩得各種坑

1）valgrind: failed to start tool 'memcheck' for platform 'amd64-linux'

解決辦法：

該錯(cuò)誤是valgrind啟動時(shí)夭问，無法找到相關(guān)工具文件，有可能是安裝好后相關(guān)lib的path未設(shè)置曹铃，也有可能是一開始安裝就有問題缰趋。解決辦法如下：

如果已經(jīng)安裝成功，試一下導(dǎo)出VALGRIND_LIB路徑陕见，用法如下（假設(shè)valgrind已經(jīng)被安裝到/home/work/tools/valgrind目錄）：##親測有效##

export VALGRIND_LIB=/home/work/tools/valgrind3.8.1/lib/valgrind

2）valgrind --version報(bào)錯(cuò)

valgrind: mmap((nil), 134512640) failed during startup.

valgrind: is there a hard virtual memory limit set?

解決辦法：

見下秘血，版本太老，里邊有bug评甜，重新安裝一下較新版本應(yīng)該能解決灰粮。https://twiki.cern.ch/twiki/bin/view/LHCb/CodeAnalysisTools

3）vg_alloc_ThreadState: no free slots available

Increase VG_N_THREADS, rebuild and try again.

valgrind: the 'impossible' happened:

VG_N_THREADS is too low

解決辦法：

a) 修改VG_N_THREADS和NTHREADS的值，安裝用的是3.8.1版本忍坷，默認(rèn)VG_N_THREADS是500粘舟，現(xiàn)在改為5000熔脂，同時(shí)NTHREADS由498改成4998。

include/pub_tool_threadstate.h: #define VG_N_THREADS 5000

./memcheck/tests/err_disable4.c: #define NTHREADS 4998 ?// VG_N_THREADS - 2

b) 按照1進(jìn)行重新安裝柑肴。

4) Valgrind: FATAL: VG_N_SEGMENTS is too low.

解決辦法：

VG_N_SEGMENTS默認(rèn)是5000霞揉。修改coregrind/m_aspacemgr/aspacemgr-linux.c: VG_N_SEGMENTS從5000改到50000，VG_N_NAME從1000改到5000晰骑。

按照1進(jìn)行重新安裝零聚。

5）valgrind.log報(bào)告中，在definitely lost的代碼處全是些侍？隶症？？岗宣？蚂会？全寫花了，看不出具體泄露的是在哪一行代碼

解決辦法：

加上-g耗式，打開調(diào)試信息重新編譯程序胁住；

valgrind掃描時(shí)加上--show-reachable=yes。

參考：

1. http://www.xlgps.com/article/216977.html

2. 如何使用Valgrind memcheck工具進(jìn)行C/C++的內(nèi)存泄漏檢測

3.?用Valgrind查找內(nèi)存泄漏和無效內(nèi)存訪問

4.?valgrind介紹