Как обнаружить утечки памяти в C/C++ с помощью Valgrind

Когда вы запускаете программу под управлением Valgrind, она динамически анализирует исполняемый файл программы, позволяя ей отслеживать использование памяти программой и поведение выполнения.

Утечки памяти в C++

Важно отметить, что Valgrind в первую очередь предназначен для программ на C и C++ и может не работать так эффективно с другими языками или во всех сценариях. Кроме того, запуск программы под управлением Valgrind может значительно замедлить ее выполнение, поэтому ее часто используют во время разработки и отладки, а не в производственных средах.

Если динамически созданная память не освобождается должным образом, это может вызвать утечки памяти в C/C++, которые будут медленно истощать доступные ресурсы памяти. Это может привести к чрезмерному потреблению памяти и снижению производительности программы.

Установка Валгрида

Чтобы установить Valgrind в системе Linux, откройте терминал и обновите репозитории пакетов с помощью менеджера пакетов, специфичного для вашего дистрибутива Linux. Следующая команда работает для систем на базе Ubuntu и Debian:

Используйте менеджер пакетов для установки Valgrind. Опять же, команда может отличаться в зависимости от вашего дистрибутива Linux. Используйте следующую команду для систем на базе Ubuntu и Debian:

При появлении запроса введите пароль пользователя и нажмите «Ввод». Обратите внимание, что для установки программного обеспечения вашей учетной записи пользователя необходимы права администратора. Менеджер пакетов загружает и устанавливает Valgrind вместе со всеми необходимыми зависимостями. Процесс может занять несколько минут.

После завершения процесса установки вы можете подтвердить успешную установку Valgrind, выполнив следующую команду в качестве шага проверки:

Эта команда отображает информацию о версии Valgrind, если она установлена ​​успешно.

Вот и все! Теперь Valgrind должен быть установлен в вашей системе Linux, и вы можете использовать его для анализа и отладки ваших программ C/C++ на предмет утечек памяти и других проблем.

Создание файла в Ubuntu

Чтобы начать работу над программой, нам сначала нужно создать файл в Ubuntu. Для создания файла мы используем текстовый редактор nano. Итак, пишем команду на терминале следующим образом:

Здесь nano — это имя выполняемого текстового редактора. Аргумент «file1» представляет имя файла, который вы собираетесь открыть или создать с помощью текстового редактора nano. Nano открывает файл для редактирования, если он уже существует; если нет, он создает новый файл с указанным именем. Поскольку такого файла у нас нет, создается новый документ с именем «файл1».

После запуска команды откроется редактор nano, предоставляющий вам пустой холст для ввода или редактирования содержимого файла «file1». Вы можете начать вводить или вставлять существующий контент в редактор.

Теперь, когда все предварительные условия выполнены, мы создадим несколько примеров использования Valgrind для обнаружения утечек памяти в программах на C++.

Пример 1:

Первый пример, который мы приводим, демонстрирует простой пример динамического выделения памяти с использованием функции «malloc» из библиотеки в C.

Вот разбивка кода:

Сначала мы включаем заголовочный файл стандартной библиотеки , который предоставляет такие функции, как malloc, для динамического выделения и освобождения памяти.

Строка int main() объявляет основную функцию. Затем char *a = malloc(102); объявляет переменную-указатель «a» типа char* (указатель на char). Он использует функцию «malloc» для динамического выделения памяти для массива из 102 символьных элементов (всего 102 байта). Размер выделенной памяти, выраженный в байтах, отправляется в качестве входных данных функции malloc, и она выводит указатель на только что созданный блок памяти. Это значение указателя присваивается указателю char* «a». Наконец, «возврат 0;» означает конец основной функции.

Короче говоря, этот код динамически выделяет память для массива из 102 символьных элементов, используя «malloc», и присваивает адрес памяти указателю «a». Однако обратите внимание, что код каким-либо образом не использует и не манипулирует выделенной памятью и не включает освобождение памяти с использованием свободной.

Когда мы запускаем эту программу через Valgrind с опцией «-leak-check=full», она выполняет проверку утечки памяти и предоставляет выходной отчет.

Выходной отчет, создаваемый Valgrid, выглядит следующим образом:

Пример 2:

Для начала мы создадим файл «test2» с помощью текстового редактора nano, как объяснялось ранее, написав команду:

Теперь мы напишем программу на C++, которая будет проверять наличие утечек памяти с помощью Valgrind:

Давайте пройдемся по программе.

Код включает необходимые файлы заголовков и определяет константную переменную «a_s» со значением 3000. Внутри функции main() объявляется указатель «ia» типа int* и память динамически выделяется с помощью функции «malloc». функция. Выражение «sizeof(int) * a_s» определяет общий объем необходимой памяти для хранения целых чисел «a_s». Все элементы массива «ia» инициализируются циклом «for» соответствующим значением индекса. Например, ia[0] будет 0, ia[1] будет 1 и так далее.

Генератор случайных чисел заполняется с помощью функции «srand», используя текущее время. Это гарантирует, что программа создает уникальный набор случайных целых чисел при каждом выполнении. Функция «rand» генерирует случайное число, а «rn» присваивается результат rand() % a_s. Оператор модуля «%» ограничивает диапазон случайных чисел от 0 до a_s – 1, что соответствует допустимому индексу в массиве «ia».

Наконец, программа использует функцию «printf» для печати значения по случайно выбранному индексу «rn» массива «ia» вместе с соответствующим индексом.

Когда вы запускаете эту программу через Valgrind, она генерирует следующий выходной отчет:

Заключение

Мы обнаружили использование инструмента Valgrind для обнаружения утечек памяти в программе на C++. Руководство по установке Valgrind предоставляется изначально. После этого мы подробно остановились на создании файла в Ubuntu с помощью текстового редактора nano. В итоге, используя эти предпосылки, мы выполнили два примера на C++, чтобы проверить утечки памяти в них. Также прилагается отчет, созданный Valgrind, который показывает утечки памяти в предоставленном файле.