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valgrind内存泄露和线程竞态检测，Android岗面试12家大厂成功跳槽

作者：互联网

==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

《Android学习笔记总结+最新移动架构视频+大厂安卓面试真题+项目实战源码讲义》

【docs.qq.com/doc/DSkNLaERkbnFoS0ZF】 完整内容开源分享

：在编译程序时添加-pg参数，例如：

[plain]  view plain copy

  1. #include <stdio.h>

  2. #include <malloc.h>

  3. void test()

  4. {

  5. sleep(1);

  6. }

  7. void f()

  8. {

  9. int i;

  10. for( i = 0; i < 5; i ++)

  11. test();

  12. }

  13. int main()

  14. {

  15. f();

  16. printf(“process is over!\n”);

  17. return 0;

  18. }

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 plain copy

  1. #include <stdio.h>

  2. #include <pthread.h>

  3. #define NLOOP 50

  4. int counter = 0; /* incremented by threads */

  5. void *threadfn(void *);

  6. int main(int argc, char **argv)

  7. {

  8. pthread_t tid1, tid2,tid3;

  9. pthread_create(&tid1, NULL, &threadfn, NULL);

  10. pthread_create(&tid2, NULL, &threadfn, NULL);

  11. pthread_create(&tid3, NULL, &threadfn, NULL);

  12. /* wait for both threads to terminate */

  13. pthread_join(tid1, NULL);

  14. pthread_join(tid2, NULL);

  15. pthread_join(tid3, NULL);

  16. return 0;

  17. }

  18. void *threadfn(void *vptr)

  19. {

  20. int i, val;

  21. for (i = 0; i < NLOOP; i++) {

  22. val = counter;

  23. printf("%x: %d \n", (unsigned int)pthread_self(),  val+1);

  24. counter = val+1;

  25. }

  26. return NULL;

  27. }

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。

|

|

标签：clone,12,create,4832,valgrind,线程,pthread,4666
来源： https://blog.csdn.net/m0_65512512/article/details/122157440