使用valgrind檢查內存問題

工欲善其事，必先利其器。Valgrind作為一個免費且優秀的工具包，平時大部分人可能都是使用valgrind檢測內存問題，如內存洩露，越界等。其實Valgrind的用途遠不止於此，其實際上為一個工具包，除了檢查內存問題以外，還有其它多項用途。我準備將其大致介紹一下。本不想再介紹Valgrind檢測內存問題的用法的，但是又一想，畢竟這是Valgrind的一個最有名的用途，如果少了它，不免有些遺憾，所以還是把檢查內存問題作為第一篇吧。

請看一下代碼：

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

static void mem_leak1(void)
{
    char *p = malloc(1);
}

static void mem_leak2(void)
{
    FILE *fp = fopen("test.txt", "w");
}

static void mem_overrun1(void)
{
    char *p = malloc(1);
    *(short*)p = 2;

    free(p);
}

static void mem_overrun2(void)
{
    char array[5];
    strcpy(array, "hello");
}

static void mem_double_free(void)
{
    char *p = malloc(1);
    free(p);
    free(p);
}

static void mem_use_wild_pointer(void)
{
    char *p = (void*)0x80184800;
    *p = 1;
}

static void mem_free_wild_pointer(void)
{
    char *p;
    free(p);
}


int main()
{
    mem_leak1();
    mem_leak2();
    mem_overrun1();
    mem_overrun2();
    mem_double_free();
    //mem_use_wild_pointer();
    mem_free_wild_pointer();

    return 0;
}

這裡一共列出了七種常見的內存問題：1. 動態內存洩露；2. 資源洩露，這裡以文件描述符為例；3. 動態內存越界；4.數組內存越界；5.動態內存double free；6.使用野指針，即未初始化的指針；7.釋放野指針，即未初始化的指針；其中由於本示例代碼過於簡單，第6中情況，使用野指針會直接導致crash，所以在main中，並沒有真正的調用那個示例代碼。由於valgrind只能檢測執行到的代碼，所以在後面的報告中，不會報告第6種錯誤情況。但是，在大型的項目中，有可能使用野指針並不會導致程序crash。另外上面的7中情況，有些情況嚴格的說，實際上可以歸為一類。

下面看怎樣執行valgrind來檢測內存錯誤：

valgrind --track-fds=yes --leak-check=full --undef-value-errors=yes ./a.out

上面那些option的具體含義，可以參加valgrind --help，其中有些option默認就是打開的，不過我習慣於明確的使用option，以示清晰。

看執行後的報告：

這個只是一個簡單的示例程序，即使沒有Valgrind，我們也可以很輕易的發現問題。但是在真實的項目中，當代碼量達到萬行，十萬行，甚至百萬行時。由於申請的內存可能不是在一個地方使用，不可避免的被傳來傳去。這時，如果光是看review代碼來檢查問題，可能很難找到根本原因。這時，使用Valgrind則可以很容易的發現問題所在。

當然，Valgrind也不是萬能的。我也遇到過Valgrind無法找到問題，反而我通過不斷的review代碼找到了癥結。發現問題，解決問題，畢竟是末流。最好的方法，就是不引入內存問題。這可以通過良好的代碼風格和設計來實現的。

寫代碼不是那麼容易的。要用心，把代碼當作自己的作品，真心的去寫好它。這樣，自然而然的就會把代碼寫好。

Note：這裡我還要再次鄙視GFW，整個兒一個瞎搞！我連Valgrind的主站都打不開了。請問，Valgrind有什麼敏感詞！閉關鎖國！難道讓我成天的翻牆！！！