【转】valgrind的简介以及安装

转自：

https://blog.csdn.net/stpeace/article/details/61620301

https://blog.csdn.net/primeprime/article/details/79539504

valgrind是linux下的一个强大工具，其子工具（通过toolname参数来控制）主要有：

1、memcheck：检查众多内存问题，如泄漏、越界、非法指针，我们将一一介绍。（如果省略toolname, 则默认是memcheck, 比如执行：./valgrind ./a.out）

2、callgrind：分析程序性能。

3、cachegrind：分析cache.

4、helgrind：分析多线程竞争。

5、massif：分析堆。

.......

valgrind重要的功能之一是内存诊断, 也就是memcheck, 我们将首先重点介绍memcheck功能，这对于C/C++程序员非常重要。至于具体怎么用，我们后续会慢慢说。本文先来看看valgrind的安装。一般来说，在linux下安装工具，都要获取root权限，所以，请先把root姿势准备好！

1. 下载valgrind （方法a和方法b都可以）

a. 可以直接在linux上下载：wget http://www.valgrind.org/downloads/valgrind-3.8.1.tar.bz2

b. 直接在Windows上下载下来，然后rz -bye传到linux上去

2. 在linux上解压缩，命令： tar jxvf valgrind-3.8.1.tar.bz2 , 于是在同目录下就有了valgrind-3.8.1，我机器上得情况是：

[root@xxx ~]# pwd
/root
[root@xxx ~]# ll
...
drwxrwxr-x 26 1000 1000 4096 Mar 12 16:31 valgrind-3.8.1 -rw-r--r-- 1 root root 7962963 Mar 12 15:53 valgrind-3.8.1.tar.bz2 [root@xxx ~]#

3. 然后先后执行如下命令进行安装（其实，可以找到README文件，其中有类似指导。如果遇到错误, 根据错误提示来解决就行）：

cd valgrind-3.8.1
./configure --prefix=/root/valgrind-3.8.1
make
make install

4. 安装完毕，可执行的二进制工具就在/root/valgrind-3.8.1/bin 目录下，你可以用命令检查一下是否安装成功，如下：

[root@xxx ~/valgrind-3.8.1/bin]# ./valgrind --version
valgrind-3.8.1
[root@xxx ~/valgrind-3.8.1/bin]#

Valgrind的使用方法：

1.检查内存错误：
例如我们原来有一个程序sec_infod，这是一个用gcc –g参数编译的程序，运行它需要：
#./a.out
如果我们想用valgrind的内存检测工具，我们就要用如下方法调用：
#valgrind --leak-check=full --show-reachable=yes --trace-children= yes ./a.out (2>logfile加上会好些，程序在执行期间stderr会有一些输出。提示比较多)

其中--leak-check=full指的是完全检查内存泄漏，--show-reachable=yes是显示内存泄漏的地点，--trace-children=yes是跟入子进程。

如果您的程序是会正常退出的程序，那么当程序退出的时候valgrind自然会输出内存泄漏的信息。如果您的程序是个守护进程，那么也不要紧，我们只要在别的终端下杀死memcheck进程（因为valgrind默认使用memcheck工具，就是默认参数—tools=memcheck）：
#killall memcheck
这样我们的程序（./a.out）就被kill了

2,检查代码覆盖和性能瓶颈：
我们调用valgrind的工具执行程序：
#valgrind --tool=callgrind ./sec_infod

会在当前路径下生成callgrind.out.pid（当前生产的是callgrind.out.19689），如果我们想结束程序，可以：
#killall callgrind
然后我们看一下结果：
#callgrind_annotate --auto=yes callgrind.out.19689 >log
#vim log

参数解释：

名字：
valgrind是一个调试和剖析的程序工具集。

概要用法：
valgrind [[valgrind] [options]] [your-program] [[your-program-options]]

概述：
       Valgrind是一个Linux下灵活的调试和剖析可执行工具。它由在软件层提供综合的
       CPU内核,和一系列调试、剖析的工具组成。架构是模块化的，所以可以在不破坏现
       有的结构的基础上很容易的创建出新的工具来。
       这本手册包括了基本的用法和选项。更多帮助理解的信息，请查看您系统的HTML
       文档：
       　　/usr/share/doc/valgrind/html/index.html
       或者在线文档：
       　　http://www.valgrind.org/docs/manual/index.html.

用法：
一般像下面这样调用Valgrind:
valgrind program args

      这样将在Valgrind使用Memcheck运行程序program(带有参数args)。内存检查
       执行一系列的内存检查功能，包括检测访问未初始化的内存，已经分配内存的错误
       使用(两次释放，释放后再访问，等等)并检查内存泄漏。

可用--tool指定使用其它工具：
valgrind --tool=toolname program args

      可使用的工具如下：
       o cachegrind是一个缓冲模拟器。它可以用来标出你的程序每一行执行的指令
          数和导致的缓冲不命中数。

       o callgrind在cachegrind基础上添加调用追踪。它可以用来得到调用的次数
          以及每次函数调用的开销。作为对cachegrind的补充，callgrind可以分别
          标注各个线程，以及程序反汇编输出的每条指令的执行次数以及缓存未命中
          数。

o helgrind能够发现程序中潜在的条件竞争。

o lackey是一个示例程序，以其为模版可以创建你自己的工具。在程序结束后，
它打印出一些基本的关于程序执行统计数据。

o massif是一个堆剖析器，它测量你的程序使用了多少堆内存。

o memcheck是一个细粒度的的内存检查器。

o none没有任何功能。它它一般用于Valgrind的调试和基准测试。

基本选项：
这些选项对所有工具都有效。

-h --help
显示所有选项的帮助，包括内核和选定的工具两者。

       --help-debug
              和--help相同，并且还能显示通常只有Valgrind的开发人员使用的调试
              选项。

       --version
              显示Valgrind内核的版本号。工具可以有他们自已的版本号。这是一种
              保证工具只在它们可以运行的内核上工作的一种设置。这样可以减少在
              工具和内核之间版本兼容性导致奇怪问题的概率。

       -q --quiet
              安静的运行，只打印错误信息。在进行回归测试或者有其它的自动化测
              试机制时会非常有用。

       -v --verbose
              显示详细信息。在各个方面显示你的程序的额外信息，例如：共享对象
              加载，使用的重置，执行引擎和工具的进程，异常行为的警告信息。重
              复这个标记可以增加详细的级别。

       -d    调试Valgrind自身发出的信息。通常只有Valgrind开发人员对此感兴趣。
              重复这个标记可以产生更详细的输出。如果你希望发送一个bug报告，通
              过-v -v -d -d生成的输出会使你的报告更加有效。

       --tool= [default: memcheck]
              运行toolname指定的Valgrind，例如，Memcheck, Addrcheck, Cachegrind,
              等等。

       --trace-children= [default: no]
              当这个选项打开时，Valgrind会跟踪到子进程中。这经常会导致困惑，而
              且通常不是你所期望的，所以默认这个选项是关闭的。

       --track-fds= [default: no]
              当这个选项打开时，Valgrind会在退出时打印一个打开文件描述符的列表。
              每个文件描述符都会打印出一个文件是在哪里打开的栈回溯，和任何与此
              文件描述符相关的详细信息比如文件名或socket信息。

       --time-stamp= [default: no]
              当这个选项打开时，每条信息之前都有一个从程序开始消逝的时间，用天，
              小时，分钟，秒和毫秒表示。

       --log-fd= [default: 2, stderr]
              指定Valgrind把它所有的消息都输出到一个指定的文件描述符中去。默认值
              2,　是标准错误输出(stderr)。注意这可能会干扰到客户端自身对stderr
              的使用, Valgrind的输出与客户程序的输出将穿插在一起输出到stderr。

       --log-file=
              指定Valgrind把它所有的信息输出到指定的文件中。实际上，被创建文件的
              文件名是由filename、'.'和进程号连接起来的（即.），
              从而每个进程创建不同的文件。

       --log-file-exactly=
              类似于--log-file，但是后缀".pid"不会被添加。如果设置了这个选项，
              使用Valgrind跟踪多个进程，可能会得到一个乱七八糟的文件。

       --log-file-qualifier=
              当和--log-file一起使用时，日志文件名将通过环境变量$VAR来筛选。这
              对于MPI程序是有益的。更多的细节，查看手册2.3节 "注解"。

       --log-socket=
              指定Valgrind输出所有的消息到指定的IP，指定的端口。当使用1500端口
              时，端口有可能被忽略。如果不能建立一个到指定端口的连接，Valgrind
              将输出写到标准错误(stderr)。这个选项经常和一个Valgrind监听程序一
              起使用。更多的细节，查看手册2.3节 "注解"。

错误相关选项：
这些选项适用于所有产生错误的工具，比如Memcheck,　但是Cachegrind不行。

       --xml= [default: no]
              当这个选项打开时，输出将是XML格式。这是为了使用Valgrind的输出做为
              输入的工具，例如GUI前端更加容易些。目前这个选项只在Memcheck时生效。

--xml-user-comment=
在XML开头附加用户注释，仅在指定了--xml=yes时生效，否则忽略。

       --demangle= [default: yes]
              打开/关闭C++的名字自动解码。默认打开。当打开时，Valgrind将尝试着把
              编码过的C++名字自动转回初始状态。这个解码器可以处理g++版本为2.X,
              3.X或4.X生成的符号。

             一个关于名字编码解码重要的事实是，禁止文件中的解码函数名仍然使用
              他们未解码的形式。Valgrind在搜寻可用的禁止条目时不对函数名解码，
              因为这将使禁止文件内容依赖于Valgrind的名字解码机制状态，会使速度
              变慢，且无意义。

       --num-callers= [default: 12]
              默认情况下，Valgrind显示12层函数调用的函数名有助于确定程序的位置。
              可以通过这个选项来改变这个数字。这样有助在嵌套调用的层次很深时确定
              程序的位置。注意错误信息通常只回溯到最顶上的4个函数。(当前函数，和
              它的3个调用者的位置)。所以这并不影响报告的错误总数。

这个值的最大值是50。注意高的设置会使Valgrind运行得慢，并且使用更多
的内存,但是在嵌套调用层次比较高的程序中非常实用。

       --error-limit= [default: yes]
              当这个选项打开时，在总量达到10,000,000，或者1,000个不同的错误，
              Valgrind停止报告错误。这是为了避免错误跟踪机制在错误很多的程序
              下变成一个巨大的性能负担。

       --error-exitcode= [default: 0]
              指定如果Valgrind在运行过程中报告任何错误时的退出返回值，有两种情
              况；当设置为默认值(零)时，Valgrind返回的值将是它模拟运行的程序的
              返回值。当设置为非零值时，如果Valgrind发现任何错误时则返回这个值。
              在Valgrind做为一个测试工具套件的部分使用时这将非常有用，因为使测
              试工具套件只检查Valgrind返回值就可以知道哪些测试用例Valgrind报告
              了错误。

       --show-below-main= [default: no]
              默认地，错误时的栈回溯不显示main()之下的任何函数(或者类似的函数像
              glibc的__libc_start_main()，如果main()没有出现在栈回溯中)；这些大
              部分都是令人厌倦的C库函数。如果打开这个选项，在main()之下的函数也
              将会显示。

       --suppressions= [default: $PREFIX/lib/valgrind/default.supp]
              指定一个额外的文件读取不需要理会的错误；你可以根据需要使用任意多
              的额外文件。

       --gen-suppressions= [default: no]
              当设置为yes时，Valgrind将会在每个错误显示之后自动暂停并且打印下
              面这一行：
                  ---- Print suppression ? --- [Return/N/n/Y/y/C/c] ----

这个提示的行为和--db-attach选项(见下面)相同。

如果选择是，Valgrind会打印出一个错误的禁止条目，你可以把它剪切然后
粘帖到一个文件，如果不希望在将来再看到这个错误信息。

当设置为all时，Valgrind会对每一个错误打印一条禁止条目，而不向用户
询问。

这个选项对C++程序非常有用，它打印出编译器调整过的名字。

             注意打印出来的禁止条目是尽可能的特定的。如果需要把类似的条目归纳
              起来，比如在函数名中添加通配符。并且，有些时候两个不同的错误也会
              产生同样的禁止条目，这时Valgrind就会输出禁止条目不止一次，但是在
              禁止条目的文件中只需要一份拷贝(但是如果多于一份也不会引起什么问
              题)。并且，禁止条目的名字像<在这儿输入一个禁止条目的名字>;名字并
              不是很重要，它只是和-v选项一起使用打印出所有使用的禁止条目记录。

       --db-attach= [default: no]
              当这个选项打开时，Valgrind将会在每次打印错误时暂停并打出如下
              一行：

---- Attach to debugger ? --- [Return/N/n/Y/y/C/c] ----

按下回车,或者N、回车，n、回车，Valgrind不会对这个错误启动调试器。

             按下Y、回车，或者y、回车，Valgrind会启动调试器并设定在程序运行的
              这个点。当调试结束时，退出，程序会继续运行。在调试器内部尝试继续
              运行程序，将不会生效。

按下C、回车，或者c、回车，Valgrind不会启动一个调试器，并且不会再
次询问。

注意：--db-attach=yes与--trace-children=yes有冲突。你不能同时使用
它们。Valgrind在这种情况下不能启动。

2002.05:这是一个历史的遗留物，如果这个问题影响到你，请发送邮件并
投诉这个问题。

2002.11:如果你发送输出到日志文件或者到网络端口，我猜这不会让你有
任何感觉。不须理会。

       --db-command= [default: gdb -nw %f %p]
              通过--db-attach指定如何使用调试器。默认的调试器是gdb.默认的选项
              是一个运行时扩展Valgrind的模板。 %f会用可执行文件的文件名替换，
              %p会被可执行文件的进程ID替换。

             这指定了Valgrind将怎样调用调试器。默认选项不会因为在构造时是否检
              测到了GDB而改变,通常是/usr/bin/gdb.使用这个命令，你可以指定一些
              调用其它的调试器来替换。

             给出的这个命令字串可以包括一个或多个%p %f扩展。每一个%p实例都被
              解释成将调试的进程的PID，每一个%f实例都被解释成要调试的进程的可
              执行文件路径。

       --input-fd= [default: 0, stdin]
              使用--db-attach=yes和--gen-suppressions=yes选项，在发现错误时，
              Valgrind会停下来去读取键盘输入。默认地，从标准输入读取，所以关闭
              了标准输入的程序会有问题。这个选项允许你指定一个文件描述符来替代
              标准输入读取。

       --max-stackframe= [default: 2000000]
              栈的最大值。如果栈指针的偏移超过这个数量，Valgrind则会认为程序是
              切换到了另外一个栈执行。

             如果在程序中有大量的栈分配的数组，你可能需要使用这个选项。
              valgrind保持对程序栈指针的追踪。如果栈指针的偏移超过了这个数量，
              Valgrind假定你的程序切换到了另外一个栈，并且Memcheck行为与栈指
              针的偏移没有超出这个数量将会不同。通常这种机制运转得很好。然而，
              如果你的程序在栈上申请了大的结构，这种机制将会表现得愚蠢，并且
              Memcheck将会报告大量的非法栈内存访问。这个选项允许把这个阀值设置
              为其它值。

应该只在Valgrind的调试输出中显示需要这么做时才使用这个选项。在这
种情况下，它会告诉你应该指定的新的阀值。

             普遍地，在栈中分配大块的内存是一个坏的主意。因为这很容易用光你的
              栈空间，尤其是在内存受限的系统或者支持大量小堆栈的线程的系统上，
              因为Memcheck执行的错误检查，对于堆上的数据比对栈上的数据要高效
              很多。如果你使用这个选项，你可能希望考虑重写代码在堆上分配内存
              而不是在栈上分配。

工作原理简介：

valgrind被设计成非侵入式的，它直接工作于可执行文件上，因此在检查前不需要重新编译、连接和修改你的程序。要检查一个程序很简单，只需要执行下面的命令就可以了

valgrind --tool=tool_name program_name

比如我们要对ls -l命令做内存检查，只需要执行下面的命令就可以了

valgrind --tool=memcheck ls -l

不管是使用哪个工具，valgrind在开始之前总会先取得对你的程序的控制权，从可执行关联库里读取调试信息。然后在valgrind核心提供的虚拟CPU上运行程序，valgrind会根据选择的工具来处理代码，该工具会向代码中加入检测代码，并把这些代码作为最终代码返回给valgrind核心，最后valgrind核心运行这些代码。

不同工具间加入的代码变化非常的大。在每个作用域的末尾，memcheck加入代码检查每一片内存的访问和进行值计算，代码大小至少增加12倍，运行速度要比平时慢25到50倍。

valgrind模拟程序中的每一条指令执行，因此，检查工具和剖析工具不仅仅是对你的应用程序，还有对共享库，GNU C库，X的客户端库都起作用。

一些打印信息的解释：

分析输出的调试信息

==3908== Memcheck, a memory error detector.

==3908== Copyright (C) 2002-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.

==3908== Using LibVEX rev 1732, a library for dynamic binary translation.

==3908== Copyright (C) 2004-2007, and GNU GPL'd, by OpenWorks LLP.

==3908== Using valgrind-3.2.3, a dynamic binary instrumentation framework.

==3908== Copyright (C) 2000-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.

==3908== For more details, rerun with: -v

==3908==

--3908-- DWARF2 CFI reader: unhandled CFI instruction 0:50

--3908-- DWARF2 CFI reader: unhandled CFI instruction 0:50

/*数组越界错误*/

==3908== Invalid write of size 4

==3908==    at 0x8048384: f (test.c:6)

==3908==    by 0x80483AC: main (test.c:11)

==3908==  Address 0x400C050 is 0 bytes after a block of size 40 alloc'd

==3908==    at 0x40046F2: malloc (vg_replace_malloc.c:149)

==3908==    by 0x8048377: f (test.c:5)

==3908==    by 0x80483AC: main (test.c:11)

==3908==

==3908== ERROR SUMMARY: 1 errors from 1 contexts (suppressed: 14 from 1)

==3908== malloc/free: in use at exit: 40 bytes in 1 blocks.

==3908== malloc/free: 1 allocs, 0 frees, 40 bytes allocated.

==3908== For counts of detected errors, rerun with: -v

==3908== searching for pointers to 1 not-freed blocks.

==3908== checked 59,124 bytes.

==3908==

==3908==

/*有内存空间没有释放*/

==3908== 40 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1

==3908==    at 0x40046F2: malloc (vg_replace_malloc.c:149)

==3908==    by 0x8048377: f (test.c:5)

==3908==    by 0x80483AC: main (test.c:11)

==3908==

==3908== LEAK SUMMARY:

==3908==    definitely lost: 40 bytes in 1 blocks.

==3908==      possibly lost: 0 bytes in 0 blocks.

==3908==    still reachable: 0 bytes in 0 blocks.

==3908==         suppressed: 0 bytes in 0 blocks