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

如您所见，my_malloc分配的内存尚未释放。但是，当我使用valgrind通过以下命令运行它时：

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找不到any内存泄漏！我是错误地使用了valgrind，还是这是一个错误？

Answer 1

第一个答案不是很准确。

OP的简短答案：Valgrind不会在自定义内存池中检测到泄漏，除非您向它介绍有关分配器的更多信息。

答案很长。

当您运行valgrind时，将运行两个可执行文件。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，然后单击execve适当的工具，例如memcheck-x86-freebsd。

该工具不与anything链接。不是libc，甚至不是libc启动代码。入口点在汇编器中，该汇编器创建一个新堆栈并启动valgrind_main。由于该工具没有任何链接，因此它必须自己实现它需要或想要使用的所有C运行时函数。这包括一些编译器可能隐式生成的函数。例如，进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。这些功能也由工具而非libc提供。这与重定向机制无关。

因此，重定向。 valgrind将设置为LD_PRELOAD（或平台特定的版本，例如LD_32_PRELOAD）。这将指向一个“核心”组件（例如vgpreload_core-x86-freebsd.so和一个工具组件，例如vgpreload_memcheck-x86-freebsd.so。该工具完成链接加载程序的工作，并将这些文件mmap存入内存。在此过程中，它将读取Elf信息并记下任何“特殊”功能这些功能使用精心设计的名称处理系统，该工具将识别出例如_vgr10010ZU_libcZdsoZa_malloc替代了malloc中的libc。这些重定向功能中的一部分将被存储并在来宾执行时使用，这种机制还意味着不同的工具可以重定向不同的功能，例如memcheck需要重定向malloc和new系列功能，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时也会看到目标函数。默认情况下，它不处理静态链接的应用程序，但是您可以通过--soname-synonyms=somalloc=NONE参数告诉它在来宾可执行文件加载时查找它。

重定向并不能完全替代目标功能，它只是充当垫片，允许工具跟踪功能所请求的内容。

现在返回到sbrk。 Valgrind确实知道这一点，但仅作为系统调用。它将检查size参数不是来自无效存储。 memcheck不会像malloc那样跟踪内存。如果将massif与--pages-as-heap=yes一起使用，则它将分析sbrk的用法。

如果要memcheck验证自定义分配功能，则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。

Answer 2

Valgrind通过链接其自身的功能代替malloc，calloc，realloc和free来检查内存泄漏。当valgrind报告内存泄漏时，您可以看到此信息：

==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)

您可以在这里看到strdup的libc版本被调用，但是[lib] malloc的valgrind替换被调用，而不是libc malloc。

您正在使用sbrk在较低级别分配内存。 Valgrind不会拦截该功能，因此不会检测到泄漏。实际上，根据valgrind documentation，它将sbrk列为依赖项。从第1.1.4节开始：

要找出Valgrind使用了哪些glibc符号，请恢复链接标志-nostdlib -Wl,-no-undefined。这会导致链接失败，但会告诉您您所依赖的。我大部分但不是全部摆脱了glibc依赖关系；剩下的是，IMO，相当无害。 AFAIK当前的依存关系是：memset，memcmp，stat，system，sbrk，setjmp和longjmp。