sbrk - Valgrind 不报告内存泄漏

Question

我写了这个malloc的小版本（没有free）：

#include <cstdio>
#include <cstddef>
#include <unistd.h>

#define word_size sizeof(intptr_t)
#define align(n) ((n + word_size - 1) & ~(word_size - 1))

void* my_malloc(size_t size) {
    void* p = sbrk(0);
    printf("before allocation: %p\n", p);
    if (sbrk(align(size)) == (void*) -1) {
        // failed to allocate memory
        return NULL;
    }
    printf("after allocation: %p\n", sbrk(0));
    return p;
}

int main() {
    int* foo = (int*) my_malloc(1);
    *foo = 100;
    printf("after allocation outside: %p\n", sbrk(0));
}

这是代码的输出：

before allocation: 0x1796000
after allocation: 0x1796008
after allocation outside: 0x1796008

可以看到，my_malloc分配的内存还没有被释放。然而，当我运行它通过 valgrind 时：

valgrind --leak-check=yes ./main

我明白了：

==1592== Memcheck, a memory error detector
==1592== Copyright (C) 2002-2017, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==1592== Using Valgrind-3.13.0 and LibVEX; rerun with -h for copyright info
==1592== Command: ./main
==1592== HEAP SUMMARY:
==1592==     in use at exit: 0 bytes in 0 blocks
==1592==   total heap usage: 2 allocs, 2 frees, 73,728 bytes allocated
==1592== 
==1592== All heap blocks were freed -- no leaks are possible
==1592== 
==1592== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v
==1592== ERROR SUMMARY: 0 errors from 0 contexts (suppressed: 0 from 0)

如您所见，valgrind没有发现任何内存泄漏！我是不是用错了 valgrind，或者这是一个错误？

Answer 1

Valgrind 通过链接自己的函数来代替 malloc、calloc、realloc 和 free 来检查内存泄漏。当 valgrind 报告内存泄漏时，您可以看到这一点：

==24877== 8 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1
==24877==    at 0x4C29EA3: malloc (vg_replace_malloc.c:309)
==24877==    by 0x4EC3AA9: strdup (in /usr/lib64/libc-2.17.so)
==24877==    by 0x40058E: main (x1.c:9)

您可以在此处看到调用了 strdup 的 libc 版本，但调用了 malloc 的 valgrind 替换而不是 libc malloc.

您正在使用 sbrk 在较低级别分配内存。 Valgrind 不会拦截该函数，因此它不会检测到泄漏。事实上，根据 valgrind documentation，它将 sbrk 列为依赖项。来自第 1.1.4 节：

To find out which glibc symbols are used by Valgrind, reinstate the link flags -nostdlib -Wl,-no-undefined. This causes linking to fail, but will tell you what you depend on. I have mostly, but not entirely, got rid of the glibc dependencies; what remains is, IMO, fairly harmless. AFAIK the current dependencies are: memset, memcmp, stat, system, sbrk, setjmp and longjmp.

Answer 2

第一个答案不是很准确。

OP 的简短回答：Valgrind 不会检测到自定义内存池中的泄漏，除非您告诉它更多关于您的分配器的信息。

长答案。

当您运行 valgrind 时，有两个可执行文件运行。首先是 valgrind 本身。这是一个小型应用程序，它将读取一些命令行参数，设置一些环境变量，然后查看来宾应用程序以确定其位数，然后 execve 适当的工具，例如 memcheck-x86-freebsd.

该工具不link 任何东西。不是 libc，甚至不是 libc 启动代码。入口点位于创建新堆栈并启动 valgrind_main 的汇编程序中。由于工具 link 什么都没有，它必须自己实现它需要或想要使用的所有 C 运行time 函数。这包括编译器可能隐式生成的一些函数。例如，执行结构分配的代码可能会导致编译器生成对 memcpy() 的调用。这就是引用的文本所指的内容。这些功能也是由工具而不是 libc 提供的。这与重定向机制无关。

那么，重定向。 valgrind 将设置 LD_PRELOAD（或平台特定版本，例如 LD_32_PRELOAD）。这将指向一个 'core' 组件（例如 vgpreload_core-x86-freebsd.so 和一个工具组件，例如 vgpreload_memcheck-x86-freebsd.so。该工具完成 link 加载程序的工作，并将 mmap 将这些文件存入内存。在此过程中，它将读取 Elf 信息并记录任何“特殊”函数。这些函数使用精心设计的名称修改系统，该工具将识别出 [=23] =] 是 libc 中 malloc 的替代。这些重定向函数的地址被存储起来，将在 guest 执行时使用。这种机制也意味着不同的工具可以重定向不同的函数。例如， memcheck 需要重定向 malloc 和 new 函数族，而 DRD 和 Helgrind 需要重定向 pthread_* 和 sema_*。

对于重定向的另一端，该工具在加载 libc 时还将看到目标函数（以及可执行二进制文件本身，它涵盖 static linking).

的情况

重定向并没有完全替换目标函数，它只是作为一个垫片，允许工具跟踪函数请求的内容。

现在回到 sbrk。 Valgrind 确实知道这一点，但只是作为系统调用。它将检查 size 参数是否来自无效存储。 memcheck 不会像 malloc 那样跟踪内存。如果您将 massif 与 --pages-as-heap=yes 一起使用，那么它将分析 sbrk 用法。

如果您希望 memcheck 验证您的自定义分配函数，那么您必须执行以下两项操作之一。

使用标准名称和 --soname-synonyms 参数
Use the client request mechanism.

更新：默认值 [自版本 3.12.0（2016 年 10 月 20 日）] 已更改为查找测试 exe 中的替换函数，文本已更新。

sbrk - Valgrind 不报告内存泄漏

sbrk - Valgrind doesn't report the memory leak

c

malloc

valgrind

memory-leaks

heap-memory