Наиболее полезной «оболочкой» является memcheck.
«Оболочка» memcheck обнаруживает в ваших программах проблемы с управлением памятью. Проверяются все чтения и записи памяти, а вызовы malloc/new/free/delete перехватываются. В результате memcheck может обнаружить следующие проблемы
• Использование неинициализированной памяти.
• Чтение/запись в память после ее освобождения.
• Чтение/запись за границей выделенного malloc блока.
• Чтение/запись в ненадлежащие области стека.
• Утечки памяти, когда указатели на выделенные malloc теряются навсегда.
• Несоответствующее использование malloc/new/new[] против free/delete/delete[].
• Некоторые неправильные употребления pthreads API POSIX.
Проблемы, подобные этим, могут быть трудно обнаруживаемыми другими средствами, часто остающимися необнаруженными в течение длительного времени и вызывающими редкие, трудные для обнаружения отказы.
Другие «оболочки» более специализированы:
• cachegrind осуществляет обстоятельную имитацию кэшей I1, D1 и L2 процессора, поэтому может точно указать источники осечек кэшей в вашем коде.
• addrcheck идентична memcheck за исключением одной детали — она не проверяет неинициализированные данные. Все остальные проверки — главным образом, точная проверка адресов — по-прежнему проводится. Обратной стороной этого является то, что вы не перехватываете ошибки неинициализированных данных, которые может найти memcheck.
Но положительная сторона значительна: программы работают почти в два раза быстрее, чем с memcheck, используя значительно меньше памяти. Утилита по-прежнему находит чтения/записи освобожденной памяти, памяти за пределами выделенных блоков и в других недействительных местах, ошибки, которые вы действительно хотите обнаружить до выпуска программы в свет!
• helgrind является отладочной оболочкой, предназначенной для обнаружения состязания данных в многопоточных программах.
Наконец, руководство отмечает:
Valgrind тесно связан с особенностями процессора, операционной системы и, в меньшей степени, компилятора и основных библиотек С. Это затрудняет его переносимость, поэтому мы с самого начала сконцентрировались на том, что мы считаем широко использующейся платформой: Linux на x86. Valgrind использует стандартный механизм Unix './configure', 'make', 'make install', и мы попытались обеспечить его работу на машинах с ядром 2.2 или 2.4 и glibc 2.1.X, 2.2.X или 2.3.1. Это должно охватить значительное большинство современных установок Linux. Обратите внимание, что glibc-2.3.2+ с пакетом NPTL (Native POSIX Thread Library — собственная библиотека потоков POSIX) не будет работать. Мы надеемся исправить это, но это будет нелегко.
Если вы используете GNU/Linux на другой платформе или используете коммерческую систему Unix, Valgrind не окажет вам большой помощи. Однако, поскольку системы GNU/Linux на x86 довольно обычны (и вполне доступны), вполне вероятно, что вы сможете приобрести ее с умеренным бюджетом, или по крайней мере, занять на время! Что еще, когда Valgrind нашел для вас проблему, она исправляется для любой платформы, для которой компилируется ваша программа. Таким образом, разумно использовать систему x86 GNU/Linux для разработки, а какую-нибудь другую коммерческую систему Unix для развертывания высококачественного продукта.[181]
Хотя из руководства Valgrind у вас могло сложиться впечатление, что существуют отдельные команды memcheck, addrcheck и т.д., это не так. Вместо этого программа оболочки драйвера с именем valgrind запускает отладочное ядро с соответствующей «оболочкой», указанной в опции --skin=. Оболочкой по умолчанию является memcheck; таким образом, запуск просто valgrind равносильно 'valgrind --skin=memcheck' (Это обеспечивает совместимость с более ранними версиями Valgrind, которые осуществляли лишь проверку памяти, это имеет также больший смысл, поскольку оболочка memcheck предоставляет большую часть сведений.)
Valgrind предусматривает ряд опций. За всеми подробностями мы отсылаем вас к его документации. Опции поделены на две группы; из тех, которые используются с ядром (т. е. работают для всех оболочек), наиболее полезными могут быть следующие:
--gdb-attach=no/yes
Запускается с подключенным к процессу GDB для интерактивной отладки. По умолчанию используется no.
--help
Перечисляет опции.
--logfile=файл
Записывает сообщения в файл.pid.
--num-callers=число
Выводит число вызывающих в трассировке стека. По умолчанию 4.
--skin=оболочка
Использует соответствующую оболочку. По умолчанию memcheck.
--trace-children=no|yes
Запускает трассировку также в порожденных процессах. По умолчанию используется no.
-V, --verbose
Использует более полный вывод. Это включает перечисление загруженных библиотек, а также подсчеты всех различных видов ошибок.
Из опций для оболочки memcheck мы полагаем, что эти являются наиболее полезными.
--leak-check=no|yes
Искать утечки памяти после завершения программы. По умолчанию используется no.
--show-reachable=no|yes
Показать доступные блоки после завершения программы. Если используется --show-reachable=yes, Valgrind ищет динамически выделенную память, на которую все еще есть указывающий на нее указатель. Такая память не является утечкой, но о ней все равно следует знать. По умолчанию используется no.
Давайте посмотрим на Valgrind в действии. Помните ch15-badmem.c? (См. раздел 15.5.2.2 «Electric Fence».) Опция -b записывает в память, находящуюся вне выделенного malloc() блока. Вот что сообщает Valgrind:
$ valgrind ch15-badmem1 -b
1 ==8716== Memcheck, a.k.a. Valgrind, a memory error detector for x86-linux.
2 ==8716== Copyright (C) 2002-2003, and GNU GPL'd, by Julian Seward.
3 ==8716== Using valgrind-20030725, a program supervision framework for x86-linux.
4 ==8716== Copyright (C) 2000-2003, and GNU GPL'd, by Julian Seward.
5 ==8716== Estimated CPU clock rate is 2400 MHz
6 ==8716== For more details, rerun with: -v
7 ==8716==
8 p = <not 30 bytes>
9 ==8716== Invalid write of size 1
10 ==8716== at 0x8048466: main (ch15-badmem1.c:18)
11 ==8716== by 0x420158D3: __libc_start_main (in /lib/i686/libc-2.2.93.so)
12 ==8716== by 0x8048368: (within /home/arnold/progex/code/ch15/ch15-badmem1)
13 ==8716== Address 0x4104804E is 12 bytes after a block of size 30 alloc'd
14 ==8716== at 0x40025488: malloc (vg_replace_malloc.с:153)
15 ==8716== by 0x8048411: main (ch15-badmem1.c:11)
16 ==8716== by 0x420158D3: __libc_start_main (in /lib/i686/libc-2.2.93.so)
181
Все в большей степени для разработки высококачественных продуктов используется также GNU/Linux! —