Linux下的内存调试工具 ---valgrind

Valgrind 安装
1、到www.valgrind.org下载最新版valgrind-3.2.3.tar.bz2
2、解压安装包：tar –jxvf valgrind-3.6.0.tar.bz2
3、解压后生成目录valgrind-3.6.0
4、 cd valgrind-3.6.0
5、 ./configure
6、 Make;make install

Valgrind工具包包含多个工具，如Memcheck,Cachegrind,Helgrind, Callgrind，Massif。下面分别介绍个工具的作用：

一、Memcheck 工具主要检查下面的程序错误：
使用未初始化的内存
使用已经释放了的内存
使用超过 malloc分配的内存空间
对堆栈的非法访问
申请的空间是否有释放
malloc/free/new/delete申请和释放内存的匹配
src和dst的重叠

   #include <stdlib.h>
  
   void func(void)
   {
       int* x = malloc(10 * sizeof(int));
      x[10] = 0;
   }
  
   int main()
  {
      func();
      return 0;
  }

gcc -Wall test.c -g -o test

valgrind --tool=memcheck --leak-check=full ./test

二、Callgrind
Callgrind收集程序运行时的一些数据，函数调用关系等信息，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。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
void f1() {
  int i;
  int *p;
  for (i = 0; i < 10; i++) {
    p = malloc(sizeof(int));
    *p = 10;
    free(p);
  }
}
 
void f2() {
  int i;
  int *p;
  for (i = 0; i < 20; i++) {
    p = malloc(sizeof(int));
    *p = 10;
    free(p);
  }
}
 
void f3() {
  int i;
  int *p;
  for (i = 0; i < 30; i++) {
    p = malloc(sizeof(int));
    *p = 10;
    free(p);
  }
}
 
int main() {
  int i;
 
  for (i = 0; i < 1000000; i++) {
    f1();
    f2();
    f3();
  }
 
  return 0;
}

 
 gcc -o test -g test.c 

 
 valgrind --tool=callgrind ./test 

要有耐心，上了callgrind运行的程序会非常的慢。

callgrind_annotate callgrind.out.438

三、Cachegrind
它模拟 CPU中的一级缓存I1,D1和L2二级缓存，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。

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


#define SIZE 1000


int main()
{
    int array[SIZE][SIZE] = {0};
    int i, j;


    for ( i=0; i<SIZE; ++i){
        for ( j=0; j<SIZE; ++j){
            array[i][j] = i + j;
        }
    }
    /*
     for (j=0; j<SIZE; ++j){
        for( i=0; i<SIZE; ++i){
            array[i][j] = i + j;
        }
     }
     */
    return 0;

valgrind –tool=cachegrind ./test1

valgrind –tool=cachegrind ./test2

四、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。

五、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。

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