检测在退出时被释放的C语言内存“泄漏”问题。

Question

假设我有一个在Linux下运行的C程序，它操作许多数据结构，其中一些是复杂的，几个可以增长和缩小，但通常不应该增长。这个程序被观察到随着时间的推移而逐渐增加RSS（比内存碎片化更多）。我想找出哪里出现了泄漏。在这里，运行valgrind是显而易见的建议，但是valgrind（使用--leak-check=full和--show-reachables=yes）没有显示任何泄漏。我认为这是因为数据结构本身在退出时被正确释放，但其中一个正在程序的生命周期中增长。例如，可能会有一个链表，它随着时间的推移呈线性增长，有人忘记从列表中删除资源，但退出清理在退出时正确地释放了所有列表项。当然，如果它们被释放，这是否实际上是“泄漏”是一个哲学问题（因此问题中有引号）。

有什么有用的工具来检测这个问题吗？我希望能够在valgrind下运行，并像在退出时一样生成当前分配报告，但要在信号下发生并允许程序继续。然后，我可以查找哪些堆栈跟踪签名具有不断增长的分配。

我可以可靠地从gdb生成一个很好的大型“core”文件；如果我使用了一个方便的malloc()调试库来对malloc()进行插装，是否有一种离线分析它的方法？

我完全可以访问源代码，并且可以修改它，但我不想手动检测每个数据结构，而且我更感兴趣的是问题的通用解决方案（如valgrind提供的）而不是如何解决这个特定问题。

我在这里寻找类似的问题，但它们似乎都是：

- 我的程序为什么会泄漏内存？ - 如何在退出时检测内存泄漏？（对我没有用） - 如何从核心文件中检测内存泄漏？（很好，但没有一个令人满意的答案）

如果我在Solaris下运行，我猜答案将是“使用这个方便的脚本”。

- abligh

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他只是对术语感到困惑。只要内存可访问，它就不会丢失或泄漏。请重新编写问题，并避免使用“泄漏”一词。这不是泄漏。 - Karoly Horvath

@abligh，请解释一下，当某个东西在退出时被释放时，它为什么会是一个“泄漏”？ - Montaldo

@Montaldo，使用一个合理的定义（第一个谷歌搜索结果），“程序未释放废弃内存，导致性能下降或失败。” - 这就是正在发生的事情。请注意，在任何程序中，所有内存在退出时都会被释放（当页面取消映射时），并且直到页面取消映射为止，总会有一些东西（即使只有操作系统和malloc分配结构本身）引用该内存。因此，仅将泄漏的内存视为在退出时未通过调用free()释放的内容是太狭隘了。 - abligh

兄弟，我只能说你太理论化了。 - Karoly Horvath

生活会不会变得更容易，如果你把“泄漏”称作其他人在这个蓝色星球上都称之为“泄漏”的东西呢？我是不是太实用主义了？ :) - Karoly Horvath

Answer 1

Valgrind 包括一个 gdbserver。这意味着您可以使用 gdb 连接到它，例如发出泄漏转储或在运行时显示所有可达内存。当然，您必须判断是否存在“内存泄漏”，因为 Valgrind 无法知道应用程序逻辑中是否存在释放内存但仍保留引用的 bug。

使用 --vgdb=yes 标志运行 Valgrind，然后运行以下命令：

valgrind --vgdb=yes --leak-check=full --show-reachable=yes ./yourprogram 
gdb ./yourprogram
(gdb) target remote | vgdb
(gdb) monitor leak_check full reachable any

请参阅文档以获取更多信息，在这里和在这里。您还可以在您的程序中以编程方式执行此操作。

#include <valgrind/memcheck.h>

并在代码的适当位置执行以下操作：

 VALGRIND_DO_LEAK_CHECK;

(如果使用--show-reachable=yes选项运行valgrind，它将显示可访问的内存)

- nos

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谢谢 - 看起来非常有用，特别是VALGRIND_DO_ADDED_LEAK_CHECK。如果我能将输出保存到文件中，那就更好了，但我会自己试试看。 - abligh

你可以将stdout/stderr重定向到文件中，我相信gdb也有一些命令可以将输出保存到文件中。 - nos

我还没有尝试过，但我认为编程调用会出现在目标的STDERR上，不是吗？在这种情况下，它被定向到/dev/null(它是一个守护进程)。无论如何，这是一个微不足道的问题可以解决。 - abligh

Answer 2

有一个Valgrind Massif工具，它显示您的应用程序的总体内存使用情况，而不仅仅是泄漏的内存。它通过调用函数及其回溯来分解malloc()和free()，因此您可以看到哪些函数在分配内存时没有释放它。这是一种非常好的工具，可以用于查找您提到的类型的泄漏。

不幸的是，与Massif有关的工具有点奇怪... Valgrind提供的ms_print工具仅适用于最基本的任务；对于实际工作，您可能需要使用一些显示图形的工具。网络上有几个这种工具，例如Valgrind Massif tool output graphical interface?。

- oliver

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谢谢 - 也很有用。 - abligh