valgrind

valgrind通常用来分析程序性能和内存泄露问题

安装

1. https://www.valgrind.org/ 下载最新版本的valgrind
2. 解压缩后切换到valgrind源码目录，并执行./autogen.sh
3. ./configure && make -j 4 install

简介

valgrind包含如下工具

1. memcheck 检查程序中的内存问题，如泄露、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竟态条件。
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

// 这几个工具使用的是通用命令
valgrind --tool=name

详解

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. 内存泄露，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。

callgrind

和gprof类似的分析工具，但它对程序的运行观察更为入微，能给我们提供更多的信息。和gprof不同的是，它不需要在编译源代码时附加特殊选项，但推荐加上调试选项。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

https://github.com/jrfonseca/gprof2dot/blob/master/gprof2dot.py

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。通常可以使用gnu自带的gprof，它的使用方法是在编译时添加-pg参数，例如：

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

void test()
{
    sleep(1);
}

void f()
{
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 5; i++) {
        test();
    }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    f();
    printf("process is over!\n");
    return 0;
}

gprof使用步骤如下：

1. 执行gcc -pg -o tmp tmp.c
2. 运行./tmp，程序运行完成后会在当前目录下生成gmon.out文件
3. gprof ./tmp | gprof2dot.py | dot -Tpng -o report.png
4. 打开report.png查看结果

callgrind使用步骤如下：

1. valgrind --tool=callgrind ./tmp 生成callgrind.out.{pid}文件
2. callgrind_annotate callgrind.out.{pid} 打印结果
3. gprof2dot.py -f callgrind callgrind.out.{pid}|dot -Tpng -o report.png 生成图形化结果

cachegrind

cache分析器，它模拟CPU中的一级缓存I1，DI和二级缓存，能够精确地指出程序中cache的丢失和命中。还可以提供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。

使用方法：

valgrind --tool=cachegrind 程序名