Kako zaznati puščanje pomnilnika v C/C++ z Valgrindom

Ko zaženete program pod Valgrindom, ta dinamično instrumentira izvršljivo datoteko programa, kar mu omogoča spremljanje uporabe pomnilnika programa in vedenja pri izvajanju.

Puščanje pomnilnika v C++

Pomembno je vedeti, da je Valgrind zasnovan predvsem za programe C in C++ in morda ne bo deloval tako učinkovito z drugimi jeziki ali v vseh scenarijih. Poleg tega lahko zagon programa pod Valgrindom znatno upočasni njegovo izvajanje, zato se pogosto uporablja med razvojem in odpravljanjem napak in ne v produkcijskih okoljih.

Ko dinamično ustvarjen pomnilnik ni pravilno sproščen, lahko povzroči uhajanje pomnilnika v C/C++, kar bo počasi izpraznilo razpoložljive pomnilniške vire. To lahko povzroči prekomerno porabo pomnilnika in poslabšano delovanje programa.

Namestitev Valgrid

Če želite Valgrind namestiti v sistem Linux, odprite terminal in posodobite svoje repozitorije paketov z upraviteljem paketov, ki je specifičen za vašo distribucijo Linuxa. Naslednji ukaz deluje za sisteme Ubuntu in Debian:

Za namestitev Valgrinda uporabite upravitelja paketov. Še enkrat, ukaz se lahko razlikuje glede na vašo distribucijo Linuxa. Uporabite naslednji ukaz za sisteme Ubuntu in Debian:

Ko ste pozvani, vnesite uporabniško geslo in pritisnite »Enter«. Upoštevajte, da vaš uporabniški račun potrebuje skrbniške pravice za namestitev programske opreme. Upravitelj paketov prenese in namesti Valgrind skupaj z vsemi potrebnimi odvisnostmi. Postopek lahko traja nekaj minut.

Ko je postopek namestitve končan, lahko potrdite uspešno namestitev Valgrinda tako, da kot korak preverjanja izvedete naslednji ukaz:

Ta ukaz prikaže informacije o različici Valgrinda, če je uspešno nameščen.

To je to! Valgrind bi moral biti zdaj nameščen v vašem sistemu Linux in ga lahko uporabite za analizo in odpravljanje napak v programih C/C++ glede uhajanja pomnilnika in drugih težav.

Ustvarjanje datoteke v Ubuntuju

Za začetek dela na programu moramo najprej ustvariti datoteko v Ubuntuju. Za ustvarjanje datotek uporabljamo nano urejevalnik besedil. Torej, napišemo ukaz na terminalu takole:

Tu je nano ime urejevalnika besedila, ki se izvaja. Argument »file1« predstavlja ime datoteke, ki jo nameravate odpreti ali ustvariti z nano urejevalnikom besedil. Nano odpre datoteko za urejanje, če že obstaja; če ne, ustvari novo datoteko s podanim imenom. Ker nimamo take datoteke, ustvari nov dokument z imenom 'file1'.

Ko zaženete ukaz, se odpre urejevalnik nano, ki vam nudi prazno platno za vnos ali urejanje vsebine datoteke »file1«. Lahko začnete vnašati ali prilepiti obstoječo vsebino v urejevalnik.

Zdaj, ko so izpolnjeni vsi predpogoji, ustvarimo nekaj primerov za uporabo Valgrinda za odkrivanje uhajanja pomnilnika v programih C++.

Primer 1:

Prvi primer, ki ga ponujamo, prikazuje preprost primer dinamičnega dodeljevanja pomnilnika z uporabo funkcije »malloc« iz knjižnice v C.

Tukaj je razčlenitev kode:

Najprej vključimo standardno datoteko glave knjižnice , ki nudi funkcije, kot je malloc, za dinamično dodeljevanje in sprostitev pomnilnika.

Vrstica int main() deklarira glavno funkcijo. Nato char *a = malloc(102); deklarira spremenljivko kazalca 'a' tipa char* (kazalec na char). Uporablja funkcijo »malloc« za dinamično dodelitev pomnilnika za niz 102 elementov char (skupaj 102 bajtov). Velikost dodelitve pomnilnika, izražena v bajtih, je poslana kot vhod v funkcijo malloc in izpiše kazalec na sveže ustvarjen pomnilniški blok. Kazalcu char* »a« je dodeljena ta vrednost kazalca. Nazadnje, 'vrni 0;' pomeni konec glavne funkcije.

Skratka, ta koda dinamično dodeli pomnilnik za niz 102 elementov char z uporabo 'malloc' in dodeli naslov pomnilnika kazalcu 'a'. Vendar upoštevajte, da koda na noben način ne uporablja ali manipulira z dodeljenim pomnilnikom in ne vključuje sprostitve pomnilnika z uporabo free.

Ko zaženemo ta program prek Valgrinda z možnostjo »–leak-check=full«, izvede preverjanje uhajanja pomnilnika in zagotovi izhodno poročilo.

Izhodno poročilo, ki ga pripravi Valgrid, je podano takole:

Primer 2:

Za začetek te ilustracije najprej ustvarimo datoteko »test2« z nano urejevalnikom besedila, kot je razloženo prej, tako da napišemo ukaz:

Zdaj napišemo program C++, da preverimo, ali je prišlo do uhajanja pomnilnika z uporabo Valgrinda:

Pojdimo skozi program.

Koda vključuje potrebne datoteke glave in definira konstantno spremenljivko »a_s« z vrednostjo 3000. Znotraj funkcije main() je deklariran kazalec »ia« tipa int* in pomnilnik se dinamično dodeli z uporabo »malloc« funkcijo. Izraz »sizeof(int) * a_s« določa skupni potreben pomnilnik za shranjevanje števila celih števil »a_s«. Vse elemente matrike »ia« inicializira zanka »for« z ustrezno vrednostjo indeksa. Na primer, ia[0] bo 0, ia[1] bo 1 in tako naprej.

Generator naključnih števil se zasede s funkcijo »srand« z uporabo trenutnega časa. To zagotavlja, da program vsakič, ko se izvede, ustvari edinstven nabor naključnih celih števil. Funkcija »rand« ustvari naključno število, »rn« pa je dodeljen z rezultatom rand() % a_s. Operator modula »%« omejuje obseg naključnega števila med 0 in a_s – 1, kar ustreza veljavnemu indeksu v matriki »ia«.

Končno program uporabi funkcijo »printf« za tiskanje vrednosti pri naključno izbranem indeksu »rn« matrike »ia« skupaj z ustreznim indeksom.

Ko zaženete ta program prek Valgrinda, ustvari naslednje izhodno poročilo:

Zaključek

Odkrili smo uporabo orodja Valgrind za odkrivanje puščanja pomnilnika v programu C++. Vodnik za namestitev Valgrinda je na voljo na začetku. Nato smo podrobneje opisali ustvarjanje datoteke v Ubuntuju z uporabo nano urejevalnika besedil. Na koncu smo z uporabo teh predpogojev izvedli dva primera C++, da preverimo uhajanje pomnilnika v njih. Priloženo je tudi poročilo, ki ga ustvari Valgrind in prikazuje uhajanje pomnilnika v predloženi datoteki.