C語言內(nèi)存泄漏之free、valgrind、examine
先來介紹valgrind和examine這兩個(gè)工具的使用。
使用examine命令（簡(jiǎn)寫是x）來查看內(nèi)存地址中的值。x命令的語法如下所示：
x/<n/f/u> <addr>
n、f、u是可選的參數(shù)。
n 是一個(gè)正整數(shù)，表示顯示內(nèi)存的長(zhǎng)度。
f 表示顯示的格式，其取值如下：
x 按十六進(jìn)制格式顯示變量
d 十進(jìn)制
u 十六進(jìn)制無符號(hào)整型
o 八進(jìn)制
t 二進(jìn)制
c 字符
s 字符串
f 浮點(diǎn)數(shù)
i 指令
u 表示從當(dāng)前地址往后請(qǐng)求的字節(jié)數(shù)，其取值如下：
b表示單字節(jié)
h表示雙字節(jié)
w表示四字 節(jié)（默認(rèn)）
g表示八字節(jié)
Valgrind 可以對(duì)編譯后的二進(jìn)制程序進(jìn)行內(nèi)存使用監(jiān)測(cè)（C語言中的malloc和free，以及C++中的new和delete），找出內(nèi)存泄漏問題。
Valgrind 中包含的 Memcheck 工具可以檢查以下的程序錯(cuò)誤：
使用未初始化的內(nèi)存 (Use of uninitialised memory)
使用已經(jīng)釋放了的內(nèi)存 (Reading/writing memory after it has been free’d)
使用超過malloc分配的內(nèi)存空間(Reading/writing off the end of malloc’d blocks)
對(duì)堆棧的非法訪問 (Reading/writing inappropriate areas on the stack)
申請(qǐng)的空間是否有釋放 (Memory leaks – where pointers to malloc’d blocks are lost forever)
malloc/free/new/delete申請(qǐng)和釋放內(nèi)存的匹配(Mismatched use of malloc/new/new [] vs free/delete/delete [])
src和dst的重疊(Overlapping src and dst pointers in memcpy() and related functions)
重復(fù)free
一般這樣使用就可以了：valgrind --tool=memcheck --leak-check=full ./test
常見錯(cuò)誤解釋：
Invalid write of size 4
這可能是數(shù)組越界了
40 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1
內(nèi)存沒有釋放
下面講一下malloc()和free()到底干了些什么事。
malloc()之后這片內(nèi)存就是你的了，你就擁有使用權(quán)了。
free()只是將你以前申請(qǐng)的內(nèi)存塊插入到 heap 中，并檢測(cè)是否與 heap 中已有的內(nèi)存塊相鄰，如相鄰，則合并這兩塊，至于你自己定義的指針，仍保持原值，但已沒有空間，需要你自己手動(dòng)將其 指向 NULL。
free并沒有把內(nèi)存里的值清0，內(nèi)存里的值仍保持原樣。free之后仍然可以通過你的指針去訪問內(nèi)存，如果這片內(nèi)存沒有并操作系統(tǒng)挪作他用，那你訪問到的還是原來的值。當(dāng)然你這樣做是很危險(xiǎn)的，尤其在多線程環(huán)境下，你根本不知道這片內(nèi)存是否并操作系統(tǒng)挪作他用了。
解決一下下面的問題。
1 #include<stdio.h>
2 #include<string.h>
3 #include<stdlib.h>
4
5 struct url{
6 char *domain;
7 char *path;
8 int depth;
9 };
10
11 void getUrl(struct url* rect){
12 char *line;
13 line=calloc(128,sizeof(char));
14 strcpy(line,"http://www.baidu.com /gaoji/preferences.html 2");
15 char *delim=" ";
16 rect->domain=strtok(line,delim);
17 rect->path=strtok(NULL,delim);
18 rect->depth=atoi(strtok(NULL,delim));
19 free(line);
20 }
21
22 main(){
23 struct url* rect;
24 rect=calloc(1,sizeof(struct url));
25 getUrl(rect);
26 printf("|%s|%s|%d|\n",rect->domain,rect->path,rect->depth);
27 free(rect);
28 printf("%s\n",rect->path);
29 printf("%d\n",sizeof(struct url));
30 }
結(jié)果輸出sizeof(struct url)為12。想一想為什么？?jī)蓚€(gè)指針加一個(gè)int當(dāng)然是12字節(jié)了。
在19行free掉line之后，按照常理，rect->domain,rect->path,rect->depth就已經(jīng)不能再使用了，因?yàn)樗鼈冎赶虻亩际莑ine里面的內(nèi)容。但是我們卻用rect->domain,rect->path,rect->depth訪問到了內(nèi)存中相應(yīng)的值。這就解釋了free到底做了什么。
使用valgrind檢測(cè)內(nèi)存使用是否有問題：$ valgrind --tool=memcheck --leak-check=full ./mem
下面是截取的一些命令輸出片段：
==9763== Invalid read of size 1
==9763== at 0x407FD6E: vfprintf (vfprintf.c:1620)
==9763== by 0x408789F: printf (printf.c:35)
==9763== by 0x80485DC: main (mem.c:26)
==9763== Address 0x41a3068 is 0 bytes inside a block of size 128 free'd
==9763== at 0x4025BF0: free (vg_replace_malloc.c:366)
==9763== by 0x804857F: getUrl (mem.c:19)
==9763== by 0x80485AF: main (mem.c:25)
==9763== Invalid read of size 4
==9763== at 0x80485ED: main (mem.c:28)
==9763== Address 0x41a302c is 4 bytes inside a block of size 12 free'd
==9763== at 0x4025BF0: free (vg_replace_malloc.c:366)
==9763== by 0x80485E8: main (mem.c:27)
==9763== HEAP SUMMARY:
==9763== in use at exit: 0 bytes in 0 blocks
==9763== total heap usage: 2 allocs, 2 frees, 140 bytes allocated
==9763==
==9763== All heap blocks were freed -- no leaks are possible
”Address 0x41a302c is 4 bytes inside a block of size 12 free'd“這句話翻譯過來大概就是說要訪問的地址0x41a302c已經(jīng)在被free掉的內(nèi)存塊中了。
”total heap usage: 2 allocs, 2 frees, 140bytes allocated“--line是128字節(jié)，sizeof(structurl)=12,所以一共是140字節(jié)，alloc了2次，free了2次，所以no leaks are possible。
我們把斷點(diǎn)設(shè)在16、20、28行，來看一下free之后，指針存儲(chǔ)的地址變了沒，通過該指針還能否訪問內(nèi)存。
為了使26行”合法“運(yùn)行，我們把19行注釋掉。這時(shí)用valgrind工具又會(huì)檢查出”可能“有內(nèi)存泄漏--事實(shí)上也確實(shí)是有內(nèi)存泄漏。
報(bào)告說alloc了2次，free了1次，可能在一個(gè)塊里面有128 bytes的內(nèi)存泄漏。這line變量free也不是，不free也不是，腫么辦？解決辦法：1 #include<stdio.h>
2 #include<string.h>
3 #include<stdlib.h>
4
5 struct url{
6 char *domain;
7 char *path;
8 int depth;
9 };
10
11 void freeUrl(struct url* rect){
12 free(rect->domain);
13 free(rect->path);
14 free(rect);
15 }
16
17 void getUrl(struct url* rect){
18 char *line;
19 line=calloc(128,sizeof(char));
20 strcpy(line,"http://www.baidu.com /gaoji/preferences.html 2");
21 char *delim=" ";
22 char *d=calloc(40,sizeof(char));
23 char *p=calloc(80,sizeof(char));
24 strcpy(d,strtok(line,delim));
25 strcpy(p,strtok(NULL,delim));
26 rect->domain=d;
27 rect->path=p;
28 rect->depth=atoi(strtok(NULL,delim));
29 free(line);
30 }
31
32 main(){
33 struct url* rect;
34 rect=calloc(1,sizeof(struct url));
35 printf("%d\n",sizeof(struct url));
36 getUrl(rect);
37 printf("|%s|%s|%d|\n",rect->domain,rect->path,rect->depth);
38 freeUrl(rect);
39 }
valgrind沒有檢查出任何問題：
