练习 4：Valgrind 介绍

#include <stdio.h>

/* Warning: This program is wrong on purpose. */

int main()
{
    int age = 10;
    int height;

    printf("I am %d years old.\n");
    printf("I am %d inches tall.\n", height);

    return 0;
}

$ valgrind ./ex4

附加题 1

按照上面的指导，使用Valgrind和编译器修复这个程序。

分析输出

编译器警告和 Valgrind 的输出会提示我们以下问题：

• 使用未初始化的变量 height。

• printf 缺少格式化占位符对应的参数。

修复代码

我们需要：

1. 初始化变量 height。

2. 修正 printf 调用中的格式化占位符。

附加题 2

在互联网上查询Valgrind相关的资料。

Valgrind 是一个强大的工具，用于调试和分析 Linux 程序，广泛用于检测内存管理和线程错误，以及进行性能分析。以下是 Valgrind 提供的一些关键功能及其优势：

主要功能和工具

1. Memcheck：检测内存错误，例如非法内存访问、使用未初始化的内存和内存泄漏，使程序更加健壮。

2. Cachegrind：分析缓存使用和分支预测，帮助优化程序性能。

3. Callgrind：生成调用图，提供函数调用和执行路径的详细信息。

4. Helgrind：识别线程错误，如数据竞争和锁顺序违规，确保代码线程安全。

5. DRD：另一种线程错误检测工具，采用不同的分析方法，发现不同类型的线程问题。

6. Massif：分析堆内存使用情况，帮助优化内存分配和使用。

7. DHAT：分析堆块生命周期和利用率，提供内存效率的见解。

优势

• 节省时间：Valgrind 可以自动检测许多手动难以发现的错误，节省开发人员的调试时间。

• 性能分析：详细的分析有助于识别性能瓶颈，优化代码以提高速度和效率。

• 免费开源：Valgrind 以 GNU 通用公共许可证 (GPL) 发布，用户可以自由修改和共享该工具。

• 跨语言支持：虽然主要针对 C 和 C++ 程序，Valgrind 也适用于各种语言编写的程序，包括 Java、Perl、Python 等。

• 易于使用：Valgrind 的工具可以在不修改或重新编译目标应用程序的情况下使用，使其易于集成到开发工作流程中。

使用场景

• 持续测试：在自动化测试过程中运行 Valgrind 工具可以确保代码更改不会引入新错误。

• 开发后期：在发布软件之前运行 Valgrind 可以帮助捕获潜在问题，从而发布更稳定的版本。

• 按需调试：在怀疑存在错误或需要详细性能分析时，使用 Valgrind。

附加题 3

下载另一个程序并手动构建它。尝试一些你已经使用，但从来没有手动构建的程序。

感谢 Verilator。

附加题 4

看看Valgrind的源码是如何在目录下组织的，并且阅读它的Makefile文件。不要担心，这对我来说没有任何意义。

顶层目录结构

• AUTHORS: 列出项目的主要贡献者。

• COPYING 和 COPYING.DOCS: 包含项目的许可协议和文档的许可协议。

• FAQ.txt: 常见问题解答。

• Makefile: 顶层 Makefile，定义了编译和链接整个项目的规则。

• NEWS 和 NEWS.old: 更新日志，记录项目的更新历史。

• README 和其他 README 文件: 提供项目的总体介绍和特定平台的说明。

主要子目录

• coregrind/: 包含 Valgrind 核心部分的代码。

• VEX/: 包含 VEX（Valgrind 的翻译引擎）的代码。

• include/: 包含公共头文件。

• docs/: 文档目录，包含用户手册、开发者文档等。

• tests/: 测试目录，包含各种测试用例和测试脚本。

工具和模块子目录

• cachegrind/: Cachegrind 工具的代码，用于缓存分析。

• callgrind/: Callgrind 工具的代码，用于调用图生成。

• dhat/: DHAT 工具的代码，用于堆分析。

• drd/: DRD 工具的代码，用于检测线程错误。

• helgrind/: Helgrind 工具的代码，用于检测线程错误。

• massif/: Massif 工具的代码，用于堆内存分析。

• memcheck/: Memcheck 工具的代码，用于内存错误检测。

• exp-bbv/: 实验性工具 BBV 的代码，用于生成基本块向量。

构建系统文件

• Makefile.am 和 Makefile.in : Automake 和 Autoconf 使用的文件，用于生成 Makefile。

• configure 和 configure.ac: 配置脚本和配置脚本的输入文件，用于检测系统环境和生成 Makefile。

• config.h 和 config.h.in: 配置头文件，用于定义配置选项。

• compile, install-sh, depcomp 等: 辅助脚本，用于构建系统的各种任务。

平台支持文件

• darwin.supp*, freebsd.supp*, solaris.supp* 等: 各平台的支持文件，定义了特定平台的补充规则和配置。

其他工具和模块

• auxprogs/: 辅助程序目录，包含各种辅助工具。

• gdbserver_tests/: GDB 服务器测试目录，包含与 GDB 相关的测试用例。

• mpi/: MPI 支持文件，包含与消息传递接口相关的代码。