好贷网好贷款

linux下利用valgrind工具进行内存泄露检测和性能分析

发布时间:2016-12-4 7:53:04 编辑:www.fx114.net 分享查询网我要评论
本篇文章主要介绍了"linux下利用valgrind工具进行内存泄露检测和性能分析",主要涉及到linux下利用valgrind工具进行内存泄露检测和性能分析方面的内容,对于linux下利用valgrind工具进行内存泄露检测和性能分析感兴趣的同学可以参考一下。

http://blog.csdn.net/yanghao23/article/details/7514587 valgrind通常用来成分析程序性能及程序中的内存泄露错误 一 Valgrind工具集简绍 Valgrind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: 这几个工具的使用是通过命令:valgrand --tool=name 程序名来分别调用的,当不指定tool参数时默认是 --tool=memcheck 二 Valgrind工具详解 1.Memcheck     最常用的工具,用来检测程序中出现的内存问题,所有对内存的读写都会被检测到,一切对malloc、free、new、delete的调用都会被捕获。所以,它能检测以下问题:        1、对未初始化内存的使用;        2、读/写释放后的内存块;        3、读/写超出malloc分配的内存块;        4、读/写不适当的栈中内存块;        5、内存泄漏,指向一块内存的指针永远丢失;        6、不正确的malloc/free或new/delete匹配;        7、memcpy()相关函数中的dst和src指针重叠。 这些问题往往是C/C++程序员最头疼的问题,Memcheck能在这里帮上大忙。 例如: [plain] view plaincopy #include <stdlib.h>   #include <malloc.h>   #include <string.h>      void test()   {       int *ptr = malloc(sizeof(int)*10);          ptr[10] = 7; // 内存越界          memcpy(ptr +1, ptr, 5); // 踩内存             free(ptr);        free(ptr);// 重复释放          int *p1;       *p1 = 1; // 非法指针   }      int main(void)   {       test();       return 0;   }   将程序编译生成可执行文件后执行:valgrind --leak-check=full ./程序名 输出结果如下: ==4832== Memcheck, a memory error detector ==4832== Copyright (C) 2002-2010, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al. ==4832== Using Valgrind-3.6.1 and LibVEX; rerun with -h for copyright info ==4832== Command: ./tmp ==4832==  ==4832== Invalid write of size 4      // 内存越界 ==4832==    at 0x804843F: test (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp) ==4832==    by 0x804848D: main (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp) ==4832==  Address 0x41a6050 is 0 bytes after a block of size 40 alloc'd ==4832==    at 0x4026864: malloc (vg_replace_malloc.c:236) ==4832==    by 0x8048435: test (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp) ==4832==    by 0x804848D: main (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp) ==4832==  ==4832== Source and destination overlap in memcpy(0x41a602c, 0x41a6028, 5) // 踩内存 ==4832==    at 0x4027BD6: memcpy (mc_replace_strmem.c:635) ==4832==    by 0x8048461: test (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp) ==4832==    by 0x804848D: main (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp) ==4832==  ==4832== Invalid free() / delete / delete[] // 重复释放 ==4832==    at 0x4025BF0: free (vg_replace_malloc.c:366) ==4832==    by 0x8048477: test (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp) ==4832==    by 0x804848D: main (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp) ==4832==  Address 0x41a6028 is 0 bytes inside a block of size 40 free'd ==4832==    at 0x4025BF0: free (vg_replace_malloc.c:366) ==4832==    by 0x804846C: test (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp) ==4832==    by 0x804848D: main (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp) ==4832==  ==4832== Use of uninitialised value of size 4 // 非法指针 ==4832==    at 0x804847B: test (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp) ==4832==    by 0x804848D: main (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp) ==4832==  ==4832==  ==4832== Process terminating with default action of signal 11 (SIGSEGV) //由于非法指针赋值导致的程序崩溃 ==4832==  Bad permissions for mapped region at address 0x419FFF4 ==4832==    at 0x804847B: test (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp) ==4832==    by 0x804848D: main (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp) ==4832==  ==4832== HEAP SUMMARY: ==4832==     in use at exit: 0 bytes in 0 blocks ==4832==   total heap usage: 1 allocs, 2 frees, 40 bytes allocated ==4832==  ==4832== All heap blocks were freed -- no leaks are possible ==4832==  ==4832== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v ==4832== Use --track-origins=yes to see where uninitialised values come from ==4832== ERROR SUMMARY: 4 errors from 4 contexts (suppressed: 11 from 6) Segmentation fault 从valgrind的检测输出结果看,这几个错误都找了出来。   2.Callgrind     和gprof类似的分析工具,但它对程序的运行观察更是入微,能给我们提供更多的信息。和gprof不同,它不需要在编译源代码时附加特殊选项,但加上调试选项是推荐的。Callgrind收集程序运行时的一些数据,建立函数调用关系图,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。 生成可视化的图形需要下载gprof2dot:http://jrfonseca.googlecode.com/svn/trunk/gprof2dot/gprof2dot.py 这是个python脚本,把它下载之后修改其权限chmod +7 gprof2dot.py ,并把这个脚本添加到$PATH路径中的任一文件夹下,我是将它放到了/usr/bin目录下,这样就可以直接在终端下执行gprof2dot.py了。    Callgrind可以生成程序性能分析的图形,首先来说说程序性能分析的工具吧,通常可以使用gnu自带的gprof,它的使用方法是:在编译程序时添加-pg参数,例如: [plain] view plaincopy #include <stdio.h>   #include <malloc.h>   void test()   {       sleep(1);   }   void f()   {       int i;       for( i = 0; i < 5; i ++)           test();   }   int main()   {       f();       printf("process is over!\n");       return 0;   }   首先执行 gcc -pg -o tmp tmp.c,然后运行该程序./tmp,程序运行完成后会在当前目录下生成gmon.out文件(这个文件gprof在分析程序时需要), 再执行gprof ./tmp | gprof2dot.py |dot -Tpng -o report.png,打开report.png结果: 显示test被调用了5次,程序中耗时所占百分比最多的是test函数。 再来看 Callgrind的生成调用图过程吧,执行:valgrind --tool=callgrind ./tmp,执行完成后在目录下生成"callgrind.out.XXX"的文件这是分析文件,可以直接利用:callgrind_annotate callgrind.out.XXX 打印结果,也可以使用:gprof2dot.py -f callgrind callgrind.out.XXX |dot -Tpng -o report.png 来生成图形化结果: 它生成的结果非常详细,甚至连函数入口,及库函数调用都标识出来了。 3.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。 它的使用方法也是:valgrind --tool=cachegrind 程序名, 4.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。不过,Helgrind仍然处于实验阶段。 首先举一个竞态的例子吧: [plain] view plaincopy #include <stdio.h>   #include <pthread.h>   #define NLOOP 50   int counter = 0; /* incremented by threads */   void *threadfn(void *);      int main(int argc, char **argv)   {       pthread_t tid1, tid2,tid3;             pthread_create(&tid1, NULL, &threadfn, NULL);       pthread_create(&tid2, NULL, &threadfn, NULL);       pthread_create(&tid3, NULL, &threadfn, NULL);             /* wait for both threads to terminate */       pthread_join(tid1, NULL);       pthread_join(tid2, NULL);       pthread_join(tid3, NULL);             return 0;   }      void *threadfn(void *vptr)   {         int i, val;         for (i = 0; i < NLOOP; i++) {       val = counter;       printf("%x: %d \n", (unsigned int)pthread_self(),  val+1);       counter = val+1;         }         return NULL;   }   这段程序的竞态在30~32行,我们想要的效果是3个线程分别对全局变量累加50次,最后全局变量的值为150,由于这里没有加锁,很明显竞态使得程序不能达到我们的目标。我们来看Helgrind是如何帮我们检测到竞态的。先编译程序:gcc -o test thread.c -lpthread ,然后执行:valgrind --tool=helgrind ./test 输出结果如下: 49c0b70: 1  49c0b70: 2  ==4666== Thread #3 was created ==4666==    at 0x412E9D8: clone (clone.S:111) ==4666==    by 0x40494B5: pthread_create@@GLIBC_2.1 (createthread.c:256) ==4666==    by 0x4026E2D: pthread_create_WRK (hg_intercepts.c:257) ==4666==    by 0x4026F8B: pthread_create@* (hg_intercepts.c:288) ==4666==    by 0x8048524: main (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/a.out) ==4666==  ==4666== Thread #2 was created ==4666==    at 0x412E9D8: clone (clone.S:111) ==4666==    by 0x40494B5: pthread_create@@GLIBC_2.1 (createthread.c:256) ==4666==    by 0x4026E2D: pthread_create_WRK (hg_intercepts.c:257) ==4666==    by 0x4026F8B: pthread_create@* (hg_intercepts.c:288) ==4666==    by 0x8048500: main (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/a.out) ==4666==  ==4666== Possible data race during read of size 4 at 0x804a028 by thread #3 ==4666==    at 0x804859C: threadfn (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/a.out) ==4666==    by 0x4026F60: mythread_wrapper (hg_intercepts.c:221) ==4666==    by 0x4048E98: start_thread (pthread_create.c:304) ==4666==    by 0x412E9ED: clone (clone.S:130) ==4666==  This conflicts with a previous write of size 4 by thread #2 ==4666==    at 0x80485CA: threadfn (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/a.out) ==4666==    by 0x4026F60: mythread_wrapper (hg_intercepts.c:221) ==4666==    by 0x4048E98: start_thread (pthread_create.c:304) ==4666==    by 0x412E9ED: clone (clone.S:130) ==4666==  ==4666== Possible data race during write of size 4 at 0x804a028 by thread #2 ==4666==    at 0x80485CA: threadfn (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/a.out) ==4666==    by 0x4026F60: mythread_wrapper (hg_intercepts.c:221) ==4666==    by 0x4048E98: start_thread (pthread_create.c:304) ==4666==    by 0x412E9ED: clone (clone.S:130) ==4666==  This conflicts with a previous read of size 4 by thread #3 ==4666==    at 0x804859C: threadfn (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/a.out) ==4666==    by 0x4026F60: mythread_wrapper (hg_intercepts.c:221) ==4666==    by 0x4048E98: start_thread (pthread_create.c:304) ==4666==    by 0x412E9ED: clone (clone.S:130) ==4666==  49c0b70: 3  ...... 55c1b70: 51  ==4666==  ==4666== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v ==4666== Use --history-level=approx or =none to gain increased speed, at ==4666== the cost of reduced accuracy of conflicting-access information ==4666== ERROR SUMMARY: 8 errors from 2 contexts (suppressed: 99 from 31) helgrind成功的找到了竞态的所在位置,标红所示。 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。 三 使用Valgrind        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] valgrind --tool=massif --stacks=yes ./test (这个工具有个bug, 只有程序中出现new或者malloc之类的堆操作,才会统计栈的使用,否则只统计堆的使用) 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。 本文部分参考http://www.cnblogs.com/wangkangluo1/archive/2011/07/20/2111248.html

上一篇:开店攻略: 如何巧妙接近顾客
下一篇:目标检测的图像特征提取之(一)HOG特征

相关文章

相关评论