1 Valgrind 简介

Valgrind 是一个用于内存调试、内存泄露检测和性能分析的工具，主要用于Linux平台，可以帮助开发者检测 C/C++程序中的各种内存错误：

• 内存泄露（Memory Leak）

• 访问未分配的内存（Invalid Memory Access）

• 访问已经释放的内存（Use After Free）

• 数组越界（Array Overrun）

• 使用未初始化的内存（Uninitialized Memory）

Valgrind将内存泄漏分为4类：

1. 明确泄漏（definitely lost）：内存还没释放，但已经没有指针指向内存，内存已经不可访问。

2. 间接泄漏（indirectly lost）：泄漏的内存指针保存在明确泄漏的内存中。由于明确泄漏的内存不可访问，间接泄漏的内存也不可访问。

3. 可能泄漏（possibly lost）：指针并不指向内存头地址，而是指向内存内部的位置。

4. 仍可访达（still reachable）：指针一直存在且指向内存头部，直至程序退出时内存还没释放。

2 安装

valgrind是一个linux命令行工具，直接安装即可。

sudo apt update
sudo apt install valgrind

用户手册：Valgrind User Manual

3 Valgrind memcheck 使用方法

Memcheck: a memory error detector.

参数示例：

valgrind --log-file=valgrind.log \
         --tool=memcheck \
         --leak-check=full \
         --show-reachable=yes (equal to `--show-leak-kinds=all`) \
         --leak-resolution=low \
         ./test-app arg1 arg2 

参数解释：

• --log-file：指定valgrind日志保存位置

• --tool：指定使用memcheck工具

• --leak-check：指定如何报告内存泄漏

  • no：没有输出

  • summary：只输出统计的结果

  • full：输出详细内容

• --show-reachable：--show-reachable=yes等效于--show-leak-kinds=all，显示所有内存泄漏类型

• --leak-resolution：-leak-resolution=low，日志中合并相似的泄漏记录

3.1 检测内存泄露

测试代码：

#include <stdlib.h>

int main(int argc, const char *argv[]) {
  int *array = malloc(sizeof(int));  // 申请了内存，但没有释放
  return 0;
}

编译指令：

gcc -g test-demo.c -o test-demo

检测程序：

valgrind --log-file=valgrind.log --tool=memcheck --leak-check=full --show-reachable=yes --leak-resolution=low ./test-demo

输出：

日志分析：

• HEAP SUMMARY 表示堆上内存分配的情况，1 allocs表示分配了1次内存，0 frees表示没有释放内存；

• 提示用户程序出现了明确泄漏（definitely lost），代码位置 main (test-demo.c:4)；

3.2 检测内存间接丢失

测试代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct list {
  int value;
  struct list *next;
};

int main(int argc, const char *argv[]) {
  struct list *root;

  root = (struct list *)malloc(sizeof(struct list));
  root->next = (struct list *)malloc(sizeof(struct list));
  printf("root: %p, roop->next: %p\n", root, root->next);
  root = NULL;  // 丢失root指针，导致root存储的next指针成为了间接泄漏
  return 0;
}

编译指令：

gcc -g test-demo.c -o test-demo

检测程序：

valgrind --log-file=valgrind.log --tool=memcheck --leak-check=full --show-reachable=yes --leak-resolution=low ./test-demo

输出：

日志分析：

• HEAP SUMMARY 表示堆上内存分配的情况，3 allocs表示分配了3次内存，1 frees表示释放了1次内存

• 提示用户程序出现了间接泄漏（indirectly lost），代码位置 main (test-demo.c:13)

• 提示用户程序出现了明确泄漏（definitely lost），代码位置 main (test-demo.c:12)

3.3 检测内存越界访问

测试代码：

#include <iostream>
#include <vector>

int main(int argc, const char *argv[]) {
  std::vector<int> v(10, 0);
  std::cout << v[10] << std::endl;
  return 0;
}

编译指令：

g++ -g test-demo.cc -o test-demo

检测程序：

valgrind --log-file=valgrind.log --tool=memcheck --leak-check=full --show-reachable=yes --leak-resolution=low ./test-demo

输出：

日志分析：

• Invalid read of size 表示内存越界访问，代码位置 main (test-demo.cc:6)