Valgrind 是一个开源的动态分析工具框架，最著名的组件是 Memcheck，用于检测内存错误。 主要功能（通过 Memcheck）：
- 检测内存泄漏（malloc 后未 free）
- 使用已释放的内存（use-after-free）
- 数组/缓冲区越界访问（堆、栈、全局区）
- 使用未初始化的内存
- 内存管理函数使用不当（如 free 非法指针） 特点：
- 不修改源码：直接运行编译后的二进制文件。
- 动态插桩（Dynamic Binary Instrumentation）：在运行时将目标程序"翻译"成中间表示并插入检查代码。
- 跨平台：支持 Linux、macOS（部分）、BSD 等，但不支持 Windows。
- 性能开销大：程序运行速度可能变慢 10~50 倍。
- 内存占用高：需要额外内存来记录元数据。 使用示例： valgrind --tool=memcheck --leak-check=full ./your_program
本文是内存泄漏板块的第一篇文章，我们首先简单介绍以下使用Valgrind来解决一下用户态内存泄漏问题
一、准备工作
1. 安装Valgrind
根据当前环境，安装对应的内存检测工具Valgrind1.1 查看当前ubuntu版本
🔧方法 1：使用 lsb_release 命令（推荐）
lsb_release -a
如果你只想查看简要信息，可以使用：
lsb_release -d
🔧方法 2：查看 /etc/os-release 文件
你也可以提取特定字段，比如：
grep "PRETTY_NAME" /etc/os-release | cut -d '"' -f2
🔧方法 3：使用 hostnamectl 命令
方法 4：使用 uname 查看内核版本（注意：这不是 Ubuntu 发行版版本）
uname -r
推荐方法1和方法2获取的结果最准确
如有需要，也可以写成脚本一键获取版本：
1.2 安装 Valgrind
Ubuntu 22.04 默认软件源中已包含 valgrind，直接通过 apt 安装：
sudo apt update
sudo apt install valgrind -y
验证是否安装成功：
valgrind --version
# 输出类似：valgrind-3.18.1
⚠️ 注意：Ubuntu 22.04 自带的 Valgrind 版本通常为 3.18 左右，对现代 C/C++ 程序支持良好。
2. 准备一个测试程序（含内存泄漏）
//memory_leak_check.c
int main(int argc, char * argv[]) {
int *ptr = (int *)malloc(10 * sizeof(int)); // 分配 10 个整数
ptr[10] = 42; // 错误：越界访问！数组大小为 10，索引 10 是第 11 个元素
// 忘记释放内存 ------ 内存泄漏
// free(ptr);
return 0;
}3. 编译程序（必须加-g）
为了在 Valgrind 报告中看到源码行号，必须用 -g 编译：
gcc -g -o memory_leak_check memory_leak_check.c
如果你不加 -g，Valgrind 虽然仍能检测泄漏，但无法告诉你具体是哪一行代码导致的。
4. 使用 Valgrind 检测内存泄漏
运行以下命令：
valgrind --tool=memcheck \
--leak-check=full \
--show-leak-kinds=all \
--track-origins=yes \
--verbose \
./$(TARGET)4.1 命令组合
为了方便测试和以后拓展，我们实现以下几个命令：
| 命令 | 作用 |
|---|---|
| make 或 make all | 编译程序，等价于 gcc -g -o memory_leak_check memory_leak_check.c |
| make run | 编译后直接运行 ./memory_leak_check |
| make leakcheck | 用 valgrind 检查内存泄漏（非常有用！） |
| make clean | 删除可执行文件、目标文件等 |
| make help | 查看帮助说明 |
🛠️ 编写Makefile文件
Makefile 关键点解释
| 内容 | 说明 |
|---|---|
| CC = gcc | 设置编译器为 gcc |
| CFLAGS = -Wall -Wextra -g | 启用所有警告 + 调试信息 |
| (TARGET): (SRC) | 规则：当源文件更新时重新编译 |
| .PHONY | 防止文件名冲突（比如你有个叫 clean 的文件） |
| @echo | 开头的 @ 表示不显示该命令本身，只显示输出内容 |
#Makefile - 构建并管理memory_leak_check 程序
#编译器
CC = gcc
#编译选项：-g 添加调试符号，便于调试和valgrind 定位问题
CFLAGS = -Wall -Wextra -g
#目标可执行文件名
TARGET = memory_leak_check
#源文件
SRC = memory_leak_check.c
#默认目标：构建程序
all: $(TARGET)
#主目标规则：从源文生成可执行文件
$(TARGET):$(SRC)
$(CC) $(CFLAGS) -o $(TARGET) $(SRC)
#编译并静默运行(可选)
run: $(TARGET)
./$(TARGET)
#使用varlgrind检查内存泄漏(推荐开发时使用)
leakcheck: $(TARGET)
valgrind --tool=memcheck \
--leak-check=full \
--show-leak-kinds=all \
--track-origins=yes \
--verbose \
./$(TARGET)
#清理编译产物
clean:
rm -f $(TARGET) $(SRC:.c=.o) *.o a.out
echo "Clean complete: removed $(TARGET) and object files"
#打印帮助信息
help:
@echo "使用方法："
@echo "make - 编译程序"
@echo "make run - 编译并运行"
@echo "make leakcheck - 编译并用 valgrind 检测内存泄漏"
@echo "make clean - 删除生成的文件"
@echo "make help - 显示此帮助"
#声明这些是"伪目标"（不是真实文件名）
.PHONY: all run leakcheck clean help 🛠️ 编译并使用valgrind进行内存泄漏检测
-
make 编译
-
make run 运行
-
make leakcheck 利用valgrind进行内存泄漏检测
程序在运行过程中发生了 2 个独立的内存错误（"2 errors from 2 contexts"），都是由于 越界写入（out-of-bounds write）堆内存 导致的。
虽然只显示了一个详细错误，但总共有 两个类似的非法写操作。
我们先改一个地方重新编译运行，看看valgrind如果处理
并且可以看出在代码第8行，明显越界访问了一段非法内存，我们修改代码
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc, char * argv[]) {
int *ptr = (int *)malloc(10 * sizeof(int)); // 分配 10 个整数
ptr[9] = 42; // 错误：越界访问！数组大小为 10，索引 10 是第 11 个元素
// 忘记释放内存 ------ 内存泄漏
//free(ptr);
return 0;
}- make clean 清除缓存
之后重新执行make，make run， make leakcheck
可以发现，仍然存在一个堆内存泄漏，我们在使用完malloc之后没有进行堆内存释放，从而发生了内存泄漏
我们改掉剩余的一个错误重新make，make run， make leakcheck
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc, char * argv[]) {
int *ptr = (int *)malloc(10 * sizeof(int)); // 分配 10 个整数
ptr[9] = 42; // 错误：越界访问！数组大小为 10，索引 10 是第 11 个元素
// 忘记释放内存 ------ 内存泄漏
free(ptr);
return 0;
}
此时显示，所有的内存泄漏问题已经全部解决。
至此，我们学会了使用Valgrind来初步解决一些简单的用户态内存泄漏问题。