PRE-2016年Valgrind：使用<iostream>的简单程序仍然可访问内存

Question

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我已经投票关闭此问题，因为它现在不正确。

在2016年3月，Valgrind 增加了一个选项“--run-cxx-freeres = <yes | no>”（默认为 yes）。这将调用一个 libstdc++ 函数来释放用于像 iostream 这样的一次性分配。如果您正在使用 post-2016 的 Valgrind 和 libstdc++，您将获得

==9356== HEAP SUMMARY:
==9356==     in use at exit: 0 bytes in 0 blocks
==9356==   total heap usage: 1 allocs, 1 frees, 72,704 bytes allocated
==9356==
==9356== All heap blocks were freed -- no leaks are possible

以下是原始帖子：

看下面这个微不足道的程序：

#include <iostream>
int main() {
  return 0;
}

如果我使用valgrind运行这个程序，它会告诉我有 72,704字节在1个块中 是 仍然可以访问的。关于是否担心“仍然可访问”的警告已经进行了广泛的讨论，但我并不关心。我只想了解如何简单地包含一个标准库头文件就能引起“仍然可访问”警告，尤其是当该库中的任何对象都没有在程序本身中分配时。 这里是完整的valgrind输出：

$ valgrind --leak-check=full --track-origins=yes --show-reachable=yes ./ValgrindTest
==27671== Memcheck, a memory error detector
==27671== Copyright (C) 2002-2013, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==27671== Using Valgrind-3.10.1 and LibVEX; rerun with -h for copyright info
==27671== Command: ./ValgrindTest
==27671== 
==27671== 
==27671== HEAP SUMMARY:
==27671==     in use at exit: 72,704 bytes in 1 blocks
==27671==   total heap usage: 1 allocs, 0 frees, 72,704 bytes allocated
==27671== 
==27671== 72,704 bytes in 1 blocks are still reachable in loss record 1 of 1
==27671==    at 0x4C2AB9D: malloc (vg_replace_malloc.c:296)
==27671==    by 0x4EC060F: ??? (in /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6.0.21)
==27671==    by 0x400F305: call_init.part.0 (dl-init.c:85)
==27671==    by 0x400F3DE: call_init (dl-init.c:52)
==27671==    by 0x400F3DE: _dl_init (dl-init.c:134)
==27671==    by 0x40016E9: ??? (in /lib/x86_64-linux-gnu/ld-2.15.so)
==27671== 
==27671== LEAK SUMMARY:
==27671==    definitely lost: 0 bytes in 0 blocks
==27671==    indirectly lost: 0 bytes in 0 blocks
==27671==      possibly lost: 0 bytes in 0 blocks
==27671==    still reachable: 72,704 bytes in 1 blocks
==27671==         suppressed: 0 bytes in 0 blocks
==27671== 
==27671== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v
==27671== ERROR SUMMARY: 0 errors from 0 contexts (suppressed: 0 from 0)

并且一个对象转储：

$ objdump -d ValgrindTest 

ValgrindTest:     file format elf64-x86-64


Disassembly of section .init:

0000000000400718 <_init>:
  400718:   48 83 ec 08             sub    $0x8,%rsp
  40071c:   e8 8b 00 00 00          callq  4007ac <call_gmon_start>
  400721:   48 83 c4 08             add    $0x8,%rsp
  400725:   c3                      retq   

Disassembly of section .plt:

0000000000400730 <_ZNSt8ios_base4InitC1Ev@plt-0x10>:
  400730:   ff 35 ba 08 20 00       pushq  0x2008ba(%rip)        # 600ff0 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x8>
  400736:   ff 25 bc 08 20 00       jmpq   *0x2008bc(%rip)        # 600ff8 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x10>
  40073c:   0f 1f 40 00             nopl   0x0(%rax)

0000000000400740 <_ZNSt8ios_base4InitC1Ev@plt>:
  400740:   ff 25 ba 08 20 00       jmpq   *0x2008ba(%rip)        # 601000 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x18>
  400746:   68 00 00 00 00          pushq  $0x0
  40074b:   e9 e0 ff ff ff          jmpq   400730 <_init+0x18>

0000000000400750 <__libc_start_main@plt>:
  400750:   ff 25 b2 08 20 00       jmpq   *0x2008b2(%rip)        # 601008 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x20>
  400756:   68 01 00 00 00          pushq  $0x1
  40075b:   e9 d0 ff ff ff          jmpq   400730 <_init+0x18>

0000000000400760 <__cxa_atexit@plt>:
  400760:   ff 25 aa 08 20 00       jmpq   *0x2008aa(%rip)        # 601010 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x28>
  400766:   68 02 00 00 00          pushq  $0x2
  40076b:   e9 c0 ff ff ff          jmpq   400730 <_init+0x18>

0000000000400770 <_ZNSt8ios_base4InitD1Ev@plt>:
  400770:   ff 25 a2 08 20 00       jmpq   *0x2008a2(%rip)        # 601018 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x30>
  400776:   68 03 00 00 00          pushq  $0x3
  40077b:   e9 b0 ff ff ff          jmpq   400730 <_init+0x18>

Disassembly of section .text:

0000000000400780 <_start>:
  400780:   31 ed                   xor    %ebp,%ebp
  400782:   49 89 d1                mov    %rdx,%r9
  400785:   5e                      pop    %rsi
  400786:   48 89 e2                mov    %rsp,%rdx
  400789:   48 83 e4 f0             and    $0xfffffffffffffff0,%rsp
  40078d:   50                      push   %rax
  40078e:   54                      push   %rsp
  40078f:   49 c7 c0 80 09 40 00    mov    $0x400980,%r8
  400796:   48 c7 c1 f0 08 40 00    mov    $0x4008f0,%rcx
  40079d:   48 c7 c7 90 08 40 00    mov    $0x400890,%rdi
  4007a4:   e8 a7 ff ff ff          callq  400750 <__libc_start_main@plt>
  4007a9:   f4                      hlt    
  4007aa:   90                      nop
  4007ab:   90                      nop

00000000004007ac <call_gmon_start>:
  4007ac:   48 83 ec 08             sub    $0x8,%rsp
  4007b0:   48 8b 05 29 08 20 00    mov    0x200829(%rip),%rax        # 600fe0 <_DYNAMIC+0x1f0>
  4007b7:   48 85 c0                test   %rax,%rax
  4007ba:   74 02                   je     4007be <call_gmon_start+0x12>
  4007bc:   ff d0                   callq  *%rax
  4007be:   48 83 c4 08             add    $0x8,%rsp
  4007c2:   c3                      retq   
  4007c3:   90                      nop
  4007c4:   90                      nop
  4007c5:   90                      nop
  4007c6:   90                      nop
  4007c7:   90                      nop
  4007c8:   90                      nop
  4007c9:   90                      nop
  4007ca:   90                      nop
  4007cb:   90                      nop
  4007cc:   90                      nop
  4007cd:   90                      nop
  4007ce:   90                      nop
  4007cf:   90                      nop

00000000004007d0 <deregister_tm_clones>:
  4007d0:   b8 37 10 60 00          mov    $0x601037,%eax
  4007d5:   55                      push   %rbp
  4007d6:   48 2d 30 10 60 00       sub    $0x601030,%rax
  4007dc:   48 83 f8 0e             cmp    $0xe,%rax
  4007e0:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
  4007e3:   77 02                   ja     4007e7 <deregister_tm_clones+0x17>
  4007e5:   5d                      pop    %rbp
  4007e6:   c3                      retq   
  4007e7:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
  4007ec:   48 85 c0                test   %rax,%rax
  4007ef:   74 f4                   je     4007e5 <deregister_tm_clones+0x15>
  4007f1:   5d                      pop    %rbp
  4007f2:   bf 30 10 60 00          mov    $0x601030,%edi
  4007f7:   ff e0                   jmpq   *%rax
  4007f9:   0f 1f 80 00 00 00 00    nopl   0x0(%rax)

0000000000400800 <register_tm_clones>:
  400800:   b8 30 10 60 00          mov    $0x601030,%eax
  400805:   55                      push   %rbp
  400806:   48 2d 30 10 60 00       sub    $0x601030,%rax
  40080c:   48 c1 f8 03             sar    $0x3,%rax
  400810:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
  400813:   48 89 c2                mov    %rax,%rdx
  400816:   48 c1 ea 3f             shr    $0x3f,%rdx
  40081a:   48 01 d0                add    %rdx,%rax
  40081d:   48 d1 f8                sar    %rax
  400820:   75 02                   jne    400824 <register_tm_clones+0x24>
  400822:   5d                      pop    %rbp
  400823:   c3                      retq   
  400824:   ba 00 00 00 00          mov    $0x0,%edx
  400829:   48 85 d2                test   %rdx,%rdx
  40082c:   74 f4                   je     400822 <register_tm_clones+0x22>
  40082e:   5d                      pop    %rbp
  40082f:   48 89 c6                mov    %rax,%rsi
  400832:   bf 30 10 60 00          mov    $0x601030,%edi
  400837:   ff e2                   jmpq   *%rdx
  400839:   0f 1f 80 00 00 00 00    nopl   0x0(%rax)

0000000000400840 <__do_global_dtors_aux>:
  400840:   80 3d e9 07 20 00 00    cmpb   $0x0,0x2007e9(%rip)        # 601030 <__bss_start>
  400847:   75 11                   jne    40085a <__do_global_dtors_aux+0x1a>
  400849:   55                      push   %rbp
  40084a:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
  40084d:   e8 7e ff ff ff          callq  4007d0 <deregister_tm_clones>
  400852:   5d                      pop    %rbp
  400853:   c6 05 d6 07 20 00 01    movb   $0x1,0x2007d6(%rip)        # 601030 <__bss_start>
  40085a:   f3 c3                   repz retq 
  40085c:   0f 1f 40 00             nopl   0x0(%rax)

0000000000400860 <frame_dummy>:
  400860:   48 83 3d 80 05 20 00    cmpq   $0x0,0x200580(%rip)        # 600de8 <__JCR_END__>
  400867:   00 
  400868:   74 1e                   je     400888 <frame_dummy+0x28>
  40086a:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
  40086f:   48 85 c0                test   %rax,%rax
  400872:   74 14                   je     400888 <frame_dummy+0x28>
  400874:   55                      push   %rbp
  400875:   bf e8 0d 60 00          mov    $0x600de8,%edi
  40087a:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
  40087d:   ff d0                   callq  *%rax
  40087f:   5d                      pop    %rbp
  400880:   e9 7b ff ff ff          jmpq   400800 <register_tm_clones>
  400885:   0f 1f 00                nopl   (%rax)
  400888:   e9 73 ff ff ff          jmpq   400800 <register_tm_clones>
  40088d:   90                      nop
  40088e:   90                      nop
  40088f:   90                      nop

0000000000400890 <main>:
  400890:   55                      push   %rbp
  400891:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
  400894:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
  400899:   5d                      pop    %rbp
  40089a:   c3                      retq   

000000000040089b <_Z41__static_initialization_and_destruction_0ii>:
  40089b:   55                      push   %rbp
  40089c:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
  40089f:   48 83 ec 10             sub    $0x10,%rsp
  4008a3:   89 7d fc                mov    %edi,-0x4(%rbp)
  4008a6:   89 75 f8                mov    %esi,-0x8(%rbp)
  4008a9:   83 7d fc 01             cmpl   $0x1,-0x4(%rbp)
  4008ad:   75 27                   jne    4008d6 <_Z41__static_initialization_and_destruction_0ii+0x3b>
  4008af:   81 7d f8 ff ff 00 00    cmpl   $0xffff,-0x8(%rbp)
  4008b6:   75 1e                   jne    4008d6 <_Z41__static_initialization_and_destruction_0ii+0x3b>
  4008b8:   bf 34 10 60 00          mov    $0x601034,%edi
  4008bd:   e8 7e fe ff ff          callq  400740 <_ZNSt8ios_base4InitC1Ev@plt>
  4008c2:   ba 28 10 60 00          mov    $0x601028,%edx
  4008c7:   be 34 10 60 00          mov    $0x601034,%esi
  4008cc:   bf 70 07 40 00          mov    $0x400770,%edi
  4008d1:   e8 8a fe ff ff          callq  400760 <__cxa_atexit@plt>
  4008d6:   c9                      leaveq 
  4008d7:   c3                      retq   

00000000004008d8 <_GLOBAL__sub_I_main>:
  4008d8:   55                      push   %rbp
  4008d9:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
  4008dc:   be ff ff 00 00          mov    $0xffff,%esi
  4008e1:   bf 01 00 00 00          mov    $0x1,%edi
  4008e6:   e8 b0 ff ff ff          callq  40089b <_Z41__static_initialization_and_destruction_0ii>
  4008eb:   5d                      pop    %rbp
  4008ec:   c3                      retq   
  4008ed:   90                      nop
  4008ee:   90                      nop
  4008ef:   90                      nop

00000000004008f0 <__libc_csu_init>:
  4008f0:   48 89 6c 24 d8          mov    %rbp,-0x28(%rsp)
  4008f5:   4c 89 64 24 e0          mov    %r12,-0x20(%rsp)
  4008fa:   48 8d 2d df 04 20 00    lea    0x2004df(%rip),%rbp        # 600de0 <__init_array_end>
  400901:   4c 8d 25 c8 04 20 00    lea    0x2004c8(%rip),%r12        # 600dd0 <__frame_dummy_init_array_entry>
  400908:   4c 89 6c 24 e8          mov    %r13,-0x18(%rsp)
  40090d:   4c 89 74 24 f0          mov    %r14,-0x10(%rsp)
  400912:   4c 89 7c 24 f8          mov    %r15,-0x8(%rsp)
  400917:   48 89 5c 24 d0          mov    %rbx,-0x30(%rsp)
  40091c:   48 83 ec 38             sub    $0x38,%rsp
  400920:   4c 29 e5                sub    %r12,%rbp
  400923:   41 89 fd                mov    %edi,%r13d
  400926:   49 89 f6                mov    %rsi,%r14
  400929:   48 c1 fd 03             sar    $0x3,%rbp
  40092d:   49 89 d7                mov    %rdx,%r15
  400930:   e8 e3 fd ff ff          callq  400718 <_init>
  400935:   48 85 ed                test   %rbp,%rbp
  400938:   74 1c                   je     400956 <__libc_csu_init+0x66>
  40093a:   31 db                   xor    %ebx,%ebx
  40093c:   0f 1f 40 00             nopl   0x0(%rax)
  400940:   4c 89 fa                mov    %r15,%rdx
  400943:   4c 89 f6                mov    %r14,%rsi
  400946:   44 89 ef                mov    %r13d,%edi
  400949:   41 ff 14 dc             callq  *(%r12,%rbx,8)
  40094d:   48 83 c3 01             add    $0x1,%rbx
  400951:   48 39 eb                cmp    %rbp,%rbx
  400954:   75 ea                   jne    400940 <__libc_csu_init+0x50>
  400956:   48 8b 5c 24 08          mov    0x8(%rsp),%rbx
  40095b:   48 8b 6c 24 10          mov    0x10(%rsp),%rbp
  400960:   4c 8b 64 24 18          mov    0x18(%rsp),%r12
  400965:   4c 8b 6c 24 20          mov    0x20(%rsp),%r13
  40096a:   4c 8b 74 24 28          mov    0x28(%rsp),%r14
  40096f:   4c 8b 7c 24 30          mov    0x30(%rsp),%r15
  400974:   48 83 c4 38             add    $0x38,%rsp
  400978:   c3                      retq   
  400979:   0f 1f 80 00 00 00 00    nopl   0x0(%rax)

0000000000400980 <__libc_csu_fini>:
  400980:   f3 c3                   repz retq 
  400982:   90                      nop
  400983:   90                      nop

Disassembly of section .fini:

0000000000400984 <_fini>:
  400984:   48 83 ec 08             sub    $0x8,%rsp
  400988:   48 83 c4 08             add    $0x8,%rsp
  40098c:   c3                      retq   

为了完整性，我正在使用：
Ubuntu: 12.04
Valgrind: 3.10.1 3.7.0
g++：4.8.1

NB：作为旁注，当我包括其他头文件（如<fstream>或<cmath>）时，不会发生这种情况。

- sudo make install

---

Ubuntu 14.04，g++ 4.8.2，valgrind 3.10.0和无泄漏！可能需要升级valgrind。 - doqtor

你应该将完整的valgrind输出粘贴过来。同时确保使用--leak-check=full和--track-origins=yes参数以获取更好的信息。 - mjs

@mjs -- 添加了完整的valgrind输出。添加--show-reachable=yes会提供一些额外的信息。我不太明白，但它几乎看起来像是valgrind分配的东西，而不是我的程序所做的。这可能吗？ - sudo make install

gcc/clang 的泄漏检测器（-fsanitize=leak）未显示任何泄漏。 - edmz

嗨，PyNewb，我在我的Arch Linux系统上遇到了同样的问题。对于像您展示的简单测试用例以及最近没有内存泄漏的较大应用程序，1个块中确切的字节数相同。非常好奇！ - bcumming

Answer 1

这是Valgrind的问题。首先，-fsanitize=leak没有显示任何内容。其次，Valgrind本身在声明：

首先：放松，这可能不是一个错误，而是一个特性。许多C++标准库的实现使用自己的内存池分配器。相当数量的已销毁对象的内存不会立即释放并返回给操作系统，而是保留在池中以供以后重用。退出程序时未释放池的事实会导致Valgrind报告此内存仍然可达。尽管如此，在退出时不释放池的行为可能被称为库的错误。

您可以使用GCC强制STL使用malloc并尽快释放内存，方法是全局禁用内存缓存。注意！这样做可能会使您的程序变慢，有时会严重减慢。

对于GCC 2.91、2.95、3.0和3.1，使用-D__USE_MALLOC编译所有使用STL的源代码。注意！从GCC 3.3开始，这被删除了。

在GCC 3.2.2及更高版本中，您应该在运行程序之前导出环境变量GLIBCPP_FORCE_NEW。

在GCC 3.4及更高版本中，该变量的名称已更改为GLIBCXX_FORCE_NEW。

[...]

我猜那些所谓的内存池会在程序终止后释放，在调用main的所谓的启动代码中，以及其他设置。定义在用户代码外部的内部函数应被视为不存在，这就是Valgrind无法（也不应该）看到进一步释放的原因。

- edmz

Answer 2

考虑以下简单的包含文件:

#ifndef TRIVIAL_INCLUDE_FILE
#define TRIVIAL_INCLUDE_FILE
static int *x = new int (0);
#endif

- David Schwartz

---

很抱歉，原先我回答的问题已经被严重编辑过了。原始的问题是：“我只想了解如何简单地包含一个标准库头文件就会导致仍可达警告，即使程序本身没有分配该库中的任何对象”。示例代码回答了这个问题。 - David Schwartz

啊，那就说得通了。不幸的是，我能够在不包含任何头文件的情况下重现完全相同的问题。 - bcumming

这个程序到底是要做什么的？使用g++编译时出现了“error: expected type-specifier before ‘x’”的错误。 - Yatharth Agarwal

Answer 3

针对gcc 6及以上版本，已经有相关的错误修复：

• 错误报告：“使用来自gcc 5的libstdc++时警告“仍然可达”的内存”
• Arch Linux错误跟踪器上的讨论

在使用gcc 5时，即使不包括iostream，也会出现相同的警告。

因此，如果您看到类似于引用dl-init.c的警告，并且正在使用gcc 5，请考虑升级到更新版本（gcc >= 6），或尝试使用clang进行编译。

- Philipp Claßen

---

我遇到了与libstdc++.so.6.0.28完全相同的错误，所以它可能需要比6更新。 - JoeManiaci

使用Valgrind-3.14.0.SVN和g++（Ubuntu 7.5.0-3ubuntu1〜18.04）7.5.0，我得到了“total heap usage: 1 allocs, 1 frees, 72,704 bytes allocated”的输出，因此我可以确认在WSL1中没有泄漏。 - Henke

Ubuntu 16.04，apt提供的Valgrind（3.11.0），gcc 5.5，报告没有泄漏，但是clang-8.0（apt提供）甚至clang-11.0（手动下载）仍然报告dl-init.c泄漏。 - ChrisZZ