Linux下Valgrind的使用方法

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，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违例，还可以分析cache的使用等，灵活轻巧而又强大，能直穿程序错误的心脏，真可谓是程序员的瑞士军刀。

一、Valgrind的主要功能

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：

Memcheck 工具主要检查下面的程序错误：

1.使用未初始化的内存 (Use of uninitialised memory)
　　2.使用已经释放了的内存 (Reading/writingmemory after it has been free’d)
　　3.使用超过 malloc分配的内存空间(Reading/writing off the end of malloc’d blocks)
　　4.对堆栈的非法访问 (Reading/writinginappropriate areas on the stack)
　　5.申请的空间是否有释放 (Memory leaks –where pointers to malloc’d blocks are lost forever)
　　6.malloc/free/new/delete申请和释放内存的匹配(Mismatched use of malloc/new/new [] vs free/delete/delete [])
　　7.src和dst的重叠(Overlapping src and dst pointers in memcpy() and related functions)
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。

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。

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。

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

二. 使用Valgrind
Valgrind的使用非常简单，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：

-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= [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= [default: no]

绑定到调试器上，便于调试错误。

我们通过例子看一下它的具体使用。我们构造一个存在内存泄漏的C程序，如下：

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int*Test(void)

{

    int* x = malloc(10 * sizeof(int));

    delete x;// problem 1: heap block overrun, problem 2: memory leak --x not free, only first address

    return x;

}

int main(void)

{

    int count;

    Test();

    printf("i =%d/n", count); //problem 3: use uninitialised value.

    return 0;

}

$ gcc -Wall -o Test Test.c

$ valgrind --tool=memcheck ./ Test

$valgrind --tool=memcheck --leak-check=yes ./Test

三、安装
sudo apt-get install valgrind