【调试】Valgrind内存泄漏内存越界|运行时间|调用|cache命中率|多线程竞态|堆栈分析
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1、没有安装的先在程序运行的主机上安装，安装教程见：1.4安装。
2、使用：
命令：
valgrind --leak-check=full --log-file=leak.log /proc/path/proc_name
参数说明:--leak-check=full 信息显示具体泄漏位置
--log-file=leak.log 将检测信息输入到日志leak.log中
/proc/path/proc_name 需要检测的程序
3、报错信息和说明：
==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malloc和free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. //确定的内存泄露(Definitely lost)
==29646== possibly lost: 0 bytes in 0 blocks. //可能的内存泄露(Possibly lost)
(发现了一个指向某块内存中部的指针，而不是指向内存块头部。这种指针一般是原先指向内存块头部，后来移动到了内存块的中部，还有可能该指针和该内存根本就没有关系，检测工具只是怀疑有内存泄漏)
==29646== still reachable: 0 bytes in 0 blocks.// still reachable: 表示泄漏的内存在程序运行完的时候，仍旧有指针指向它，因而，这种内存在程序运行结束之前可以释放。一般情况下valgrind不会报这种泄漏，除非使用了参数 --show-reachable=yes。
==29646== suppressed: 0 bytes in 0 blocks.
==29646== Rerun with --leak-check=full to see details of leaked memory.
==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)
==29776== Invalid write of size 1 //堆内存越界被查出来（非法写操作）
==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 //非法指针（size 4 ,32bit设备），导致coredump
==29776== at 0x804840D: main (invalidptr.c:19)
==29776==
==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==
详细
简介
https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-valgrind/index.html
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的最新版是3.2.3，该版本包含下列工具：
1、memcheck：检查程序中的内存问题，如泄漏、越界、非法指针等。
2、callgrind：检测程序代码覆盖，检测程序代码的运行时间和调用过程，以及分析程序性能
3、cachegrind：分析CPU的cache命中率、丢失率，用于进行代码优化。
4、helgrind：用于检查多线程程序的竞态条件。
5、massif：堆栈分析器，指示程序中使用了多少堆内存等信息。
6、lackey：
7、nulgrind：
Valgrind工具详解
Valgrind是一套Linux下，开放源代码（GPL V2）的仿真调试工具的集合。Valgrind由内核（core）以及基于内核的其他调试工具组成。内核类似于一个框架（framework），它模拟了一个CPU环境，并提供服务给其他工具；而其他工具则类似于插件 (plug-in)，利用内核提供的服务完成各种特定的内存调试任务。Valgrind的体系结构如下图所示：
valgrind支持的工具：memcheck addrcheck cachegrind Massid helgrind Callgrind，运行时必须指明想用的工具，如果省略工具名，默认运行memcheck
1，memcheck
1），使用未初始化的内存
2），读/写已经被释放的内存
3），读/写内存越界
4），读/写不恰当的内存栈空间
5），内存泄露，指向一块内存的指针永远丢失
6），使用malloc/new/new[]和free/delete/delete[]不匹配
7），memcpy（）相关函数中的src和dst的内存重叠
常用选项：--leak-check=<no|summary|yes|full> [default:summary]
2，cachegrind
Cache分析器，它模拟CPU中的一级缓存I1，Dl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的开发team也对valgrind在提高kde性能方面的帮助表示感谢。
3，helgrind
查找多线程中的竞争数据
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。
4，Callgrind
收集程序运行时的一些数据，函数调用关系等信息，汉可以有选择的进行cache模拟，在运行结束后，它会把分析数据写入一个文件，callgrind_annotate可以吧这个文件的内容转化成可读的形式
一般用法：
valgrind --tool=callgrind ./test 会在当前目录下生成callgrind.out.[pid]
killall callgrind 结束程序
callgrind_annotate --auto=yes callgrind.out.[pid] > log
vi log
5，Massif
堆栈分析器，能测量程序在堆栈中使用了多少内存
6，lackey
lackey是一个实例程序，以其为模板可以创建你自己的工具，在程序结束后，它打印一些基本的关于程序执行统计数据
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，lackey和nulgrind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。
Valgrind的参数（所有工具都适应）
--tool=<name>
-h --help
--version
-q --quiet 安静的运行，只打印错误信息
--verbose 更详细的信息
--trace-children=<yes|no> 跟踪子进程，默认no
--trace-fds=<yes|no> 跟踪打开的文件描述符，默认no
--time-stamp=<yes|no> 增加时间戳到LOG信息，默认no
--log-fd=<number> 输出log信息到文件描述符
--log-file-exactly=<file> 输出log信息到file
--xml=yes 将信息以xml格式输出，只有memcheck可用
--num-callers=<number>
--error-exitcode=<number> 如果发现错误则返回错误码
--db-attach=<yes|no> 当出现错误，valgrind会自动启动调试器，默认no
--db-command=<command> 启动调试器的命令行选项
valgrind（memcheck）包含7类错误
1,illegal read/illegal write errors
提示信息：[invalid read of size 4]
2,use of uninitialised values
提示信息：[Conditional jump or move depends on uninitialised value]
3,use of uninitialised or unaddressable values in system calls
提示信息：[syscall param write(buf) points to uninitilaised bytes]
4,illegal frees
提示信息：[invalid free()]
5,when a heap block is freed with an inappropriate deallocation function
提示信息：[Mismatched free()/delete/delete[]]
6,overlapping source and destination blocks
提示信息：[source and destination overlap in memcpy(,)]
7,memory leak detection
1),still reachable
内存指针还在还有机会使用或释放，指针指向的动态内存还没有被释放就退出了
2),definitely lost
确定的内存泄露，已经不能访问这块内存
3),indirectly lost
指向该内存的指针都位于内存泄露处
4),possibly lost
可能的内存泄露，仍然存在某个指针能够快速访问某块内存，但该指针指向的已经不是内存首位置
Invalid write of size 1 : 堆内存越界访问
Source and destination overlap in memcpy : 内存重叠
Invalid free() / delete / delete[] : 重复释放
Use of uninitialised value of size 4 : 非法指针
HEAP SUMMARY：堆内存使用摘要
LEAK SUMMARY ： 泄露摘要
ERROR SUMMARY： 错误总数
--trace-fds=yes
FILE DESCRIPTORS:3 OPEN AT EXIT ：文件描述符
原文链接：https://blog.csdn.net/yinliyinli/article/details/51346431
安装
在线安装
红帽系：yum install valgrind
得班系：apt-get install valgrind
离线安装
valgrind下载：
http://valgrind.org/downloads/valgrind-3.12.0.tar.bz2
valgrind安装：
1. tar -jxvf valgrind-3.12.0.tar.bz2
2. cd valgrind-3.12.0
3. ./configure
4. make
5. make install
输入valgrind–h显示valgrind的参数及提示，说明安装成
使用
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。 |
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（valgrind和purify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malloc和free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。
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
用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>
用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
1、leak-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。
2、show-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-reachable为no，则valgrind不报告内存泄漏，否则会报告。
3、undef-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-errors＝no，则valgrind不报告错误，否则报告“Use of uninitialised value ...”的错误。
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]五 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 a、b、c
.valgrindrc的格式为：
--ToolName:OptionName=OptionVal
如：
--memcheck:leak-check=yes
--memcheck:show-reachable=yes
附录 其他类似工具
purify
实例分析：
原文链接：https://blog.csdn.net/dengjin20104042056/article/details/103915097
03. 使用未初始化的内存
程序中我们定义了一个指针p，但并未给他分配空间，但我们却使用它了。
程序示例:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
char ch;
char *p;
ch = *p;
printf("ch = %c\n", ch);
return 0;
}
valgrind检测出到我们的程序使用了未初始化的变量。
04. 使用野指针
p所指向的内存被释放了，p变成了野指针，但是我们却继续使用这片内存。
程序示例:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
int *p = NULL;
p = malloc(sizeof(int));
if (NULL == p)
{
printf("malloc failed...\n");
return 1;
}
memset(p, 0, sizeof(int));
*p = 88;
printf("*p = %d\n", *p);
//释放内存
free(p);
printf("*p = %d\n", *p);
return 0;
}
valgrind检测到我们使用了已经free的内存，并给出这片内存是哪里分配和哪里释放的。
05. 动态内存越界访问
我们动态地分配了一片连续的存储空间，但我们在访问个数组时发生了越界访问。
程序示例:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
int i = 0;
int *p = NULL;
p = malloc(5 * sizeof(int));
if (NULL == p)
{
printf("malloc failed...\n");
return 1;
}
memset(p, 0, 10 * sizeof(int));
for (int i = 0; i <= 5; i++)
{
p[i] = i + 1;
}
for (int i = 0; i <= 5; i++)
{
printf("p[%d]: %d\n", i, p[i]);
}
return 0;
}
valgrind检测出越界信息如下。
注意：
valgrind不检查非动态分配数组的使用情况。
06. 分配空间后没有释放
内存泄漏的原因在于我们使用free或者new分配空间之后，没有使用free或者delete释放内存。
程序示例:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
int *p = NULL;
p = malloc(sizeof(int));
*p = 88;
printf("*p = %d\n", *p);
return 0;
}
valgrind的记录显示上面的程序用了1次malloc，却调用了0次free。
可以使用–leak-check=full进一步获取内存泄漏的信息，比如malloc具体行号。
07. 不匹配使用delete或者free
一般我们使用malloc分配的空间，必须使用free释放内存。使用new分配的空间，使用delete释放内存。
程序示例:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
int *p = NULL;
p = (int *)malloc(sizeof(int));
*p = 88;
printf("*p = %d\n", *p);
delete p;
return 0;
}
不匹配地使用malloc/new/new[] 和 free/delete/delete[]则会被提示mismacth
08. 两次释放同一块内存
一般情况下，内存分配一次，只释放一次。如果多次释放，可能会出现double free。
程序示例:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
int *p = NULL;
p = (int *)malloc(sizeof(int));
*p = 88;
printf("*p = %d\n", *p);
free p;
free p;
return 0;
}
多次释放同一内存，出现非法释放内存。
09. 总结
内存泄露问题非常难定位，对于小工程项目来说，简单去检查代码中new和delete的匹配对数就基本能定位到问题，但是一旦代码量上升到以万单位时，仅靠肉眼检查来定位问题那就非常困难了，所以我们需要利用工具帮助我们找出问题所在。在Linux系统下内存检测工具首推Valgrind，一款非常好用的开源内存管理工具。Valgrind其实是一个工具集，内存错误检测只是它众多功能的一个，但我们用得最多的功能正是它——memcheck。
总之，valgrind工具可以检测下列与内存相关的问题 :
未释放内存的使用
对释放后内存的读/写
对已分配内存块尾部的读/写
内存泄露
不匹配的使用malloc/new/new[] 和 free/delete/delete[]
重复释放内存
10. 附录
更多实例：
https://blog.csdn.net/abcjennifer/article/details/49227333
内存泄漏是coding中经常容易出现的问题， 而且很难查。 本文中总结了几个常见的内存泄漏问题， 分别举例实现， 并列出用代码分析工具——valgrind中memcheck检查的结果， 一 一对错误进行排查。
本文围绕工程valgrind-sample进行讲解。 先看下工程结构：
methods类写了几个可能存在内存操作问题的函数， main.cpp调用methods类函数：
methods.h:
#ifndef VALGRIND_METHODS_H
#define VALGRIND_METHODS_H
namespace sample{
void printx();
void access_violation();
void mem_overlap();
void nonfree();
}
#endif //VALGRIND_METHODS_Hmain.cpp:
#include <iostream>
#include "methods.h"
#include <string.h>
int main(int argc, char *argv[]){
sample::printx();
sample::access_violation();
sample::mem_overlap();
sample::nonfree();
} 下面分别看这几个函数可能会遇到什么问题。
1. sample::printx()
void printx(){
int x;
if (x == 0)
{
printf("X is zero");
}
} 问题显而易见， 变量赋值前引用， 但C编译器并不会报错。
valgrind ./valgrind-sample:
==17495== Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)
==17495== at 0x400D10: sample::printx() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==17495== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)2. sample::access_violation()
void access_violation(){
int len = 5;
int *pt = (int*)malloc(len*sizeof(int)); //problem1: not freed
int *p = pt;
for (int i = 0; i < len; i++){
p++;
}
*p = 5; //problem2: heap block overrun
printf("%d\n", *p); //problem3: heap block overrun
}
问题如code所示，
line3: 指针pt申请了空间，但是没有释放;
line8: pt申请了5个int的空间，p经过4次循环（i=3时）已达到最后申请的p[4], 在i=4时p所指向的空间没有申请过; (下面valgrind报告中 Invalid write of size 4)
line9: 同line8 (下面valgrind报告中 Invalid read of size 4 )
valgrind ./valgrind-sample:
==21058== Invalid write of size 4
==21058== at 0x400D74: sample::access_violation() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==21058== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==21058== Address 0x4b32054 is 0 bytes after a block of size 20 alloc’d
==21058== at 0x490514E: malloc (vg_replace_malloc.c:195)
==21058== by 0x400D44: sample::access_violation() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==21058== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==21058==
==21058== Invalid read of size 4
==21058== at 0x400D7E: sample::access_violation() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==21058== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==21058== Address 0x4b32054 is 0 bytes after a block of size 20 alloc’d
==21058== at 0x490514E: malloc (vg_replace_malloc.c:195)
==21058== by 0x400D44: sample::access_violation() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==21058== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==21058==3. sample::mem_overlap()
void mem_overlap(){
char str[11];
for (int i = 0; i < 11; i++){
str[i] = i;
}
memcpy(str + 1, str, 5);
char x[5] = "abcd";
strncpy(x + 2, x, 3);
}
问题出在memcpy上， 将str指针位置开始copy 5个char到str+1所指空间，会造成内存覆盖。strncpy也是同理。
valgrind ./valgrind-sample:
==27473== Source and destination overlap in memcpy(0x7feffedc1, 0x7feffedc0, 5)
==27473== at 0x4907566: memcpy (mc_replace_strmem.c:482)
==27473== by 0x400DD1: sample::mem_overlap() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==27473== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==27473==
==27473== Source and destination overlap in strncpy(0x7feffeda5, 0x7feffeda3, 3)
==27473== at 0x490737B: strncpy (mc_replace_strmem.c:329)
==27473== by 0x400DFA: sample::mem_overlap() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==27473== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)4. sample::nonfree()
void nonfree(){
char* str = (char*)malloc(5*sizeof(char));
char* ptr = str;
delete [] ptr; //problem<mismatch>: delete - new; malloc - free
free(str); //problem<invalid>: release freed memory
ptr[1] = 'a'; //problem<invalid>: use released memory
}
问题如code所示。
line 4: 用malloc申请空间的指针用free释放；用new申请的空间用delete释放 (valgrind中Mismatched free() / delete / delete [])；
line 5: 由于ptr=str, ptr已被释放，str无需再释放，此处释放了已经被释放的内存（valgrind中 Invalid free() / delete / delete[]）；
line 6: 用到了已经被释放的内存（valgrind中Invalid write of size 1）；
valgrind ./valgrind-sample:
==29210== Mismatched free() / delete / delete []
==29210== at 0x4906510: operator delete (vg_replace_malloc.c:368)
==29210== by 0x400E2B: sample::nonfree() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210== Address 0x4b32040 is 0 bytes inside a block of size 5 alloc’d
==29210== at 0x490514E: malloc (vg_replace_malloc.c:195)
==29210== by 0x400E0F: sample::nonfree() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210==
==29210== Invalid free() / delete / delete[]
==29210== at 0x4905E72: free (vg_replace_malloc.c:325)
==29210== by 0x400E34: sample::nonfree() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210== Address 0x4b32040 is 0 bytes inside a block of size 5 free’d
==29210== at 0x4906510: operator delete (vg_replace_malloc.c:368)
==29210== by 0x400E2B: sample::nonfree() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210==
==29210== Invalid write of size 1
==29210== at 0x400E3C: sample::nonfree() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210== Address 0x4b32041 is 1 bytes inside a block of size 5 free’d
==29210== at 0x4906510: operator delete (vg_replace_malloc.c:368)
==29210== by 0x400E2B: sample::nonfree() (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)
==29210== by 0x400B4B: main (in /home/zhangruiqing01/disk2/study/code/valgrind-samples/valgrind-samples)最后，整个methods.cpp文件如下：
methods.cpp:
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "methods.h"
namespace sample{
void printx(){
int x;
if (x == 0)
{
printf("X is zero");
}
}
void access_violation(){
int len = 5;
int *pt = (int*)malloc(len*sizeof(int)); //problem1: not freed
int *p = pt;
for (int i = 0; i < len; i++){
p++;
}
*p = 5; //problem2: heap block overrun
printf("%d\n", *p); //problem3: heap block overrun
}
void mem_overlap(){
char str[11];
for (int i = 0; i < 11; i++){
str[i] = i;
}
memcpy(str + 1, str, 5);
char x[5] = "abcd";
strncpy(x + 2, x, 3);
}
void nonfree(){
char* str = (char*)malloc(5*sizeof(char));
char* ptr = str;
delete [] ptr; //problem<mismatch>: delete - new; malloc - free
free(str); //problem<invalid>: release freed memory
ptr[1] = 'a'; //problem<invalid>: use released memory
}
} valgrind的原理
valgrind--memcheck原理
基本原理：
memcheck实现了一个仿真的CPU，被监控的程序被这个仿真CPU解释执行，从而有机会在所有的内存读写指令发生的时候，检测地址的合法性和读操作的合法性。
一，如何知道那些地址是合法的（内存已分配）？
维护一张合法地址表（Valid-address (A) bits），当前所有可以合法读写（已分配）的地址在其中有对应的表项。该表通过以下措施维护
全局数据(data, bss section)--在程序启动的时候标记为合法地址
局部变量--监控sp(stack pointer)的变化，动态维护
动态分配的内存--截获 分配/释放 内存的调用 ：malloc, calloc, realloc, valloc, memalign, free, new, new[], delete and delete[]
系统调用--截获mmap映射的地址
其他--可以显示知会memcheck某地字段是合法的
二，如何知道某内存是否已经被赋值？
维护一张合法值表（Valid-value (V) bits），指示对应的bit是否已经被赋值。因为虚拟CPU可以捕获所有对内存的写指令，所以这张表很容易维护。
局限：
-memcheck无法检测global和stack上的内存溢出，因为溢出的地方也在Valid-address (A) bits中。这是由memcheck 的工作原理决定的。
-慢，20到30倍，被虚拟CPU解释一遍，当然慢
-内存占用高，因为要维护两张表格，而这两张表的维度正比于程序的内存
原文链接：https://blog.csdn.net/u014652595/article/details/23660347
