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Linux平台内存泄漏检测工具介绍: ASan vs Valgrind

news 来源：原创 2025/9/20 16:23:17

前言
Valgrind 介绍
- 在Ubuntu上安装
- Valgrind 核心主要功能
- Valgrind 基本用法
- - 1. `--leak-check=full`
  - 2. `--show-leak-kinds=all`
  - 3. `--track-origins=yes`
  - 4. 其他常用选项
  - - `--tool=<name>`
    - `--log-file=<filename>`
    - `-v` / `--verbose`
    - `--error-exitcode=<n>`
  - 示例命令解释
  - 典型输出解析
- Valgrind 输出示例
- Valgrind 优缺点
**AddressSanitizer (ASan) 介绍**
- 在Ubuntu上安装
- ASan 核心功能
- 基本用法
- - 1. 编译时启用 ASan
  - 2. 运行程序
- **ASan 输出示例**
- **ASan 常用选项**
- - 运行时环境变量
  - 其他常用选项
- **ASan vs Valgrind**
- **实际建议**
- **扩展工具**
总结

前言

大家好，博主我的一位大四在校学生，写这篇文章的原因是之前在面试的时候被面试官问到：你了解过哪些内存泄漏检测工具，有没有具体使用过。
当时，尴尬一笑：我了解过一些，比如 gcc 就自带一个内存泄露检测工具，但是说实话，我并没有使用过。
面试官大人则很和蔼地笑着说：没事儿，不打紧。

面试结束之后就想要来了解一下，发现非常简单，就分享出来，希望也能够帮助有需要的小伙伴，此致。

剑指offer：一年又n天


这里简单介绍 Valgrind 和 aSan两款检测工具，并且为了效率，内容摘自AI，博主给出部分示例进行介绍。

Valgrind 介绍

Valgrind 是一个强大的开源工具集，主要用于内存调试、内存泄漏检测和性能分析。它最初由 Julian Seward 开发，现已成为 Linux 系统下 C/C++ 开发的重要调试工具。

在Ubuntu上安装

sudo apt install valgrind

Valgrind 核心主要功能

Valgrind 包含多个工具，其中最重要的是：

Memcheck - 最常用的工具，用于检测内存管理问题：
- 未初始化的内存使用
- 内存泄漏
- 非法内存访问（读取/写入已释放内存、数组越界等）
- 不匹配的内存分配/释放（如 malloc/delete 混用）
Callgrind - 函数调用分析工具，生成调用图并统计函数调用次数和耗时
Cachegrind - CPU 缓存分析工具，模拟 CPU 缓存层次结构并统计缓存命中/未命中情况
Helgrind - 多线程错误检测工具，检测数据竞争、死锁等问题
Massif - 堆分析工具，测量程序使用的堆内存量

Valgrind 基本用法

valgrind [valgrind-options] your-program [program-options]

常用 Memcheck 选项：

valgrind --leak-check=full --show-leak-kinds=all --track-origins=yes your-program

以下是 valgrind 常用选项的详细解释：

1. `--leak-check=full`

作用：控制内存泄漏检测的详细程度。

可选值：

no：不检测内存泄漏（默认值）
summary：仅报告泄漏的统计信息
yes 或 full：报告每个泄漏的详细信息（包括调用栈）

推荐：通常使用 full 以获取最详细的泄漏信息。

2. `--show-leak-kinds=all`

作用：指定要显示的内存泄漏类型。

可选值（可组合使用，用逗号分隔）：

definite：明确的内存泄漏（程序已无法访问的内存块）
possible：可能的内存泄漏（存在指针指向内存块中间而非开头）
reachable：仍可访问的内存（程序退出时未释放但仍有指针指向的内存）
indirect：间接泄漏（通过其他泄漏内存块引用的内存）
all：显示所有类型的泄漏（相当于 definite,possible,reachable,indirect）

推荐：使用 all 以查看所有可能的泄漏情况。

3. `--track-origins=yes`

作用：跟踪未初始化值的来源（仅 Memcheck 工具有效）。

可选值：

no：不跟踪（默认值）
yes：尝试跟踪未初始化值的来源（会增加运行时间和内存使用）

工作原理：
当检测到使用未初始化的值时，Valgrind 会尝试显示该值最初来自哪里（例如是堆分配的内存未初始化，还是栈上的局部变量未初始化）。

推荐：在调试未初始化内存问题时启用此选项。

4. 其他常用选项

`--tool=<name>`

作用：指定要使用的 Valgrind 工具（默认为 memcheck）。

常用工具：

memcheck：内存错误检测（默认工具）
callgrind：调用图分析
cachegrind：CPU 缓存分析
helgrind：线程错误检测
massif：堆内存分析

`--log-file=<filename>`

作用：将输出重定向到指定文件而不是标准错误。

`-v` / `--verbose`

作用：显示更详细的输出信息。

`--error-exitcode=<n>`

作用：如果发现错误，以指定的退出码退出（便于自动化测试）。

示例命令解释

valgrind --leak-check=full --show-leak-kinds=all --track-origins=yes ./your-program

这条命令的意思是：

使用默认的 memcheck 工具
进行完整的内存泄漏检查（--leak-check=full）
显示所有类型的内存泄漏（--show-leak-kinds=all）
跟踪未初始化值的来源（--track-origins=yes）
检测的目标程序是 ./your-program

典型输出解析

启用这些选项后，你会看到类似这样的输出：

==12345== 40 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1
==12345==    at 0x402B454: malloc (vg_replace_malloc.c:299)
==12345==    by 0x8048375: main (example.c:8)

这表示：

在 example.c 第 8 行的 main 函数中
通过 malloc 分配的 40 字节内存
明确地泄漏了（程序退出时未释放且无法访问）

如果存在未初始化内存使用，--track-origins=yes 会额外显示类似这样的信息：

==12345== Use of uninitialised value of size 4
==12345==    at 0x8048388: main (example.c:10)
==12345==  Uninitialised value was created by a heap allocation
==12345==    at 0x402B454: malloc (vg_replace_malloc.c:299)
==12345==    by 0x8048375: main (example.c:8)

这表示：

在 example.c 第 10 行使用了未初始化的值
这个未初始化的值来自第 8 行 malloc 分配的内存（未被初始化就直接使用）

Valgrind 输出示例

典型的 Memcheck 输出可能如下：

==12345== Memcheck, a memory error detector
==12345== Copyright (C) 2002-2017, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==12345== Using Valgrind-3.13.0 and LibVEX; rerun with -h for copyright info
==12345== Command: ./your_program
==12345== 
==12345== Invalid read of size 4
==12345==    at 0x8048388: main (example.c:10)
==12345==  Address 0x40c0000 is not stack'd, malloc'd or (recently) free'd
==12345== 
==12345== 
==12345== HEAP SUMMARY:
==12345==     in use at exit: 40 bytes in 1 blocks
==12345==   total heap usage: 1 allocs, 0 frees, 40 bytes allocated
==12345== 
==12345== 40 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1
==12345==    at 0x402B454: malloc (vg_replace_malloc.c:299)
==12345==    by 0x8048375: main (example.c:8)
==12345== 
==12345== LEAK SUMMARY:
==12345==    definitely lost: 40 bytes in 1 blocks
==12345==    indirectly lost: 0 bytes in 0 blocks
==12345==      possibly lost: 0 bytes in 0 blocks
==12345==    still reachable: 0 bytes in 0 blocks
==12345==         suppressed: 0 bytes in 0 blocks
==12345== 
==12345== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v
==12345== ERROR SUMMARY: 2 errors from 2 contexts (suppressed: 0 from 0)

示例1：
申请一个堆区空间，未释放

void test1(){int* p = new int(); // new 申请一个 int 类型大小的堆区内存*p = 10;cout << *p << endl;// 未使用 delete 释放堆内存
}

编译，使用 valgrind 工具检测

g++ main.cc 
valgrind --leak-check=full ./a.out

检测结果

注：new 在 c++ 中是一个操作符而不是函数，但是在申请空间的时候仍然是调用函数 – operator new 等一系列函数，这里为了不增加阅读负担，就直接按照结果给出的 new 来介绍）

示例2：
申请一个堆区空间，未释放

struct Node{int* val;
};void test2(){Node * n = new Node();n->val = new int(10);cout << *n->val << endl;delete n;// 没有 delete n->val
}

编译，使用 valgrind 工具检测

g++ main.cc 
valgrind --leak-check=full ./a.out

检测结果

示例3：
未调用析构函数

struct Node{int* val;Node(int v = 0):val(new int(v)) {}~Node(){ delete val; }
};void test3(){Node* n1 = new Node(1);cout << *n1->val << endl;// 未delete n，也没有调用析构函数
}

编译，使用 valgrind 工具检测

g++ main.cc 
valgrind --leak-check=full ./a.out

检测结果

Valgrind 优缺点

优点：

无需重新编译程序（但建议使用 -g 编译选项保留调试信息）
能检测多种内存错误
开源免费，跨平台（主要支持 Linux）
工具集丰富，功能全面

缺点：

会显著降低程序运行速度（通常慢 10-50 倍）
有时会产生误报
对多线程程序的调试支持有限

Valgrind 是开发高质量 C/C++ 程序的必备工具，能帮助开发者发现许多难以通过常规测试发现的内存问题。

AddressSanitizer (ASan) 介绍

aSan（AddressSanitizer，地址消毒剂）是 Google 开发的一种快速内存错误检测工具，与 Valgrind 类似，但基于编译时插桩（Instrumentation），运行时开销更低（通常仅 2-3 倍速度下降），支持检测更多类型的内存错误。

在Ubuntu上安装

在 Ubuntu 上使用 AddressSanitizer (ASan) 非常简单，因为它是 GCC 和 Clang 编译器内置的工具，无需额外安装运行时库（但可能需要更新编译器版本）。ASan 需要较新的编译器版本（推荐 GCC ≥ 4.8 或 Clang ≥ 3.1）。

检查当前编译器版本：

gcc --version   # 或 clang --version

如果版本较旧，升级编译器：

sudo apt update
sudo apt install g++  # 安装最新 GCC
# 或安装 Clang
sudo apt install clang

ASan 核心功能

ASan 能检测以下内存错误：

堆/栈/全局变量的越界访问（OOB, Out-of-Bounds）
释放后使用（UAF, Use-After-Free）
双重释放（Double-Free）
内存泄漏（LeakSanitizer，需额外启用）
未初始化内存访问（通过 MSan 扩展）

基本用法

1. 编译时启用 ASan

在 GCC 或 Clang 中添加编译选项：

g++ -fsanitize=address -g -O1 your_program.cpp -o your_program

-fsanitize=address：启用 ASan
-g：保留调试符号（显示具体代码行）
-O1：优化级别建议 ≥ O1（ASan 需要一定优化）

2. 运行程序

直接运行编译后的程序，ASan 会在检测到错误时输出报告：

./your_program

ASan 输出示例

示例1：
申请一个堆区空间，未释放

void test1(){int* p = new int(); // new 申请一个 int 类型大小的堆区内存*p = 10;cout << *p << endl;// 未使用 delete 释放堆内存
}

将 aSan 加入编译，运行检测

g++ -fsanitize=address -g main.cc 
./a.out

检测结果

示例2：
申请一个堆区空间，未释放

struct Node{int* val;
};void test2(){Node * n = new Node();n->val = new int(10);cout << *n->val << endl;delete n;// 没有 delete n->val
}

将 aSan 加入编译，运行检测

g++ -fsanitize=address -g main.cc 
./a.out

检测结果

示例3：
未调用析构函数

struct Node{int* val;Node(int v = 0):val(new int(v)) {}~Node(){ delete val; }
};void test3(){Node* n1 = new Node(1);cout << *n1->val << endl;// 未delete n，也没有调用析构函数
}

将 aSan 加入编译，运行检测

g++ -fsanitize=address -g main.cc 
./a.out

检测结果

这里，我们大家应该发现问题了，按道理，aSan 应该像 Valgrind一样检查出变量 n1 和成员变量 val 都发生内存泄漏，但是现实让人迷惑，他居然一个都没检查出来，我问了DeepSeek，他告诉我让我检查是否未正确调用 aSan，但是我测试了好几遍，只有这个函数不能触发检查，所以我也不确定是没有检查出来还是怎样，如果有铁子知道原因，欢迎评论区教教博主（跪谢）。

示例4

越界访问

void test4(){int arr[10] = {0};cout << arr[10] << endl;  // 越界访问
}

ASan 常用选项

运行时环境变量

通过 ASAN_OPTIONS 设置：

export ASAN_OPTIONS="detect_leaks=1:halt_on_error=0:log_path=asan.log"
./your_program

detect_leaks=1：启用内存泄漏检测（默认关闭）
halt_on_error=0：不因第一个错误退出（继续检测）
log_path=asan.log：输出到文件

其他常用选项

选项	作用
`fast_unwind_on_malloc=0`	更准确的调用栈（性能略低）
`malloc_context_size=20`	增加调用栈深度
`verbosity=1`	显示详细日志

ASan vs Valgrind

特性	ASan	Valgrind
原理	编译时插桩	动态二进制插桩
速度	快（2-3 倍减速）	慢（10-50 倍减速）
检测类型	更多（如栈越界）	较少（侧重堆内存）
内存泄漏检测	需显式启用（`detect_leaks=1`）	默认支持
平台支持	Linux/macOS/Windows	主要 Linux

实际建议

开发阶段优先用 ASan：速度快，适合高频测试。
发布前用 Valgrind 复查：覆盖 ASan 可能遗漏的角落案例。
结合其他工具：
- UBsan（未定义行为检测）：-fsanitize=undefined
- MSan（未初始化内存检测）：-fsanitize=memory

扩展工具

LeakSanitizer (LSan)：专注内存泄漏检测（已集成在 ASan 中）。
ThreadSanitizer (TSan)：检测数据竞争（-fsanitize=thread）。
MemorySanitizer (MSan)：检测未初始化内存（需重新编译所有依赖库）。

启用示例：

# 检测内存泄漏 + 未定义行为
g++ -fsanitize=address,undefined -g your_program.cpp

总结

经过我们的实际测试发现，Valgrind 在检测内存泄漏时比较准确，通过了三个简单的测试用例；aSan则没有正确检测出第三个用例中的内存泄漏；
不过，aSan 的功能更加丰富，比如示例4中可以检查内存越界，但是Valgrind只能检查内存越界问题。

Linux平台内存泄漏检测工具介绍: ASan vs Valgrind

目录： 前言Valgrind 介绍在Ubuntu上安装Valgrind 核心主要功能Valgrind 基本用法1. --leak-checkfull2. --show-leak-kindsall3. --track-originsyes4. 其他常用选项--tool<name>--log-file<filename>-v / --verbose--error-exitcode<n> 示例命令…...

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编程日记 2025/9/10 12:38:36

重回全面发展亲自操刀

项目场景： 今年工作变动，优化后在一家做国有项目的私人公司安顿下来了。公司环境不如以前，但是好在瑞欣依然可以每天方便的买到。人文氛围挺好，就是工时感觉有点紧，可能长期从事产品迭代开发，一下子转变做项…...

编程日记 2025/9/9 17:47:48

DimensionX

旨在通过可控的视频扩散模型从单张图像生成高质量的3D和4D场景。 1. 背景与问题 3D和4D生成的目标 3D生成：从单张或多张2D图像中重建出三维场景或物体，包含空间信息（长、宽、高）。4D生成：在3D的基础上加入时间维度&a…...

编程日记 2025/9/7 9:11:47

2025年04月08日Github流行趋势

项目名称：markitdown 项目地址url：https://github.com/microsoft/markitdown项目语言：Python历史star数：44895今日star数：1039项目维护者：afourney, gagb, sugatoray, PetrAPConsulting, l-lumin项目简介&a…...

编程日记 2025/9/5 22:15:36

数据结构与算法-数学-容斥原理，高斯消元解线性方程组

容斥原理容斥原理用于计算多个集合的并集元素个数，公式为 ∣A1∪A2∪⋯∪An∣∑i1n∣Ai∣−∑1≤i<j≤n∣Ai∩Aj∣∑1≤i<j<k≤n∣Ai∩Aj∩Ak∣−⋯(−1)n−1∣A1∩A2∩⋯∩An∣ 举一个例题： 给定一个整数 nn 和 mm 个不同的质数 p1,p2,…,p…...

编程日记 2025/9/12 6:54:36

告别运动控制不同步：某车企用异构PLC实现99.98%焊接合格率

在长三角某新能源汽车电池工厂，工程师们正面临棘手的生产难题：随着产线速度提升到每分钟12个电芯，原有PLC系统开始频繁出现运动控制不同步现象。这直接导致极片焊接合格率从99.2%骤降至94.7%，每条产线日均损失超23万元。这个场景折…...

编程日记 2025/9/19 9:44:57

BetaFlight参数配置解读

BetaFlight参数配置解读 📌相关篇《Betaflight固件编译和烧录说明》🥕各型号已编译好的配置文件资源（.config）：https://github.com/betaflight/unified-targets/tree/master/configs/default🌿各型号配置头…...

编程日记 2025/9/18 15:11:02

PowerBI累计分析

累计分析累计分析主要有三种：年初至今（YTD）、季初至今（QTD）、月初至今（MTD）。DAX中计算累计的函数有两类：一类是datesytd、datesqtd、datesmtd，该类返回一个单列日期表…...

编程日记 2025/9/10 22:31:41

多模态大语言模型arxiv论文略读（七）

MLLM-DataEngine: An Iterative Refinement Approach for MLLM ➡️ 论文标题：MLLM-DataEngine: An Iterative Refinement Approach for MLLM ➡️ 论文作者：Zhiyuan Zhao, Linke Ouyang, Bin Wang, Siyuan Huang, Pan Zhang, Xiaoyi Dong, Jiaqi Wang,…...

编程日记 2025/9/17 16:44:52

STM32单片机入门学习——第27节: [9-3] USART串口发送串口发送+接收

写这个文章是用来学习的,记录一下我的学习过程。希望我能一直坚持下去,我只是一个小白,只是想好好学习,我知道这会很难，但我还是想去做！ 本文写于：2025.04.08 STM32开发板学习——第27节: [9-3] USART串口发送&串口发送接收前言开发板说…...

编程日记 2025/9/19 5:35:19

【元表 vs 元方法】

元表 vs 元方法 —— 就像“魔法书”和“咒语”的关系 1. 元表（Metatable）：魔法书是什么？ 元表是一本**“规则说明书”**，它本身是一个普通的 Lua 表，但可以绑定到其他表上，用来定义这个表应该…...

编程日记 2025/9/18 22:27:26

小型园区网实验

划分VLAN SW3 [sw3]vlan batch 2 3 20 30 [sw3]interface GigabitEthernet 0/0/1 [sw3-GigabitEthernet0/0/1]port link-type access [sw3-GigabitEthernet0/0/1]port default vlan 2 [sw3-GigabitEthernet0/0/1]int g0/0/2 [sw3-GigabitEthernet0/0/2]port link-type acces…...

编程日记 2025/9/13 6:28:39

目录：

前言

Valgrind 介绍

在Ubuntu上安装

Valgrind 核心主要功能

Valgrind 基本用法

1. --leak-check=full

2. --show-leak-kinds=all

3. --track-origins=yes

4. 其他常用选项

--tool=<name>

--log-file=<filename>

-v / --verbose

--error-exitcode=<n>

示例命令解释

典型输出解析

Valgrind 输出示例

Valgrind 优缺点

AddressSanitizer (ASan) 介绍

在Ubuntu上安装

ASan 核心功能

基本用法

1. 编译时启用 ASan

2. 运行程序

ASan 输出示例

ASan 常用选项

运行时环境变量

其他常用选项

ASan vs Valgrind

实际建议

扩展工具

总结

相关文章：

1. `--leak-check=full`

2. `--show-leak-kinds=all`

3. `--track-origins=yes`

`--tool=<name>`

`--log-file=<filename>`

`-v` / `--verbose`

`--error-exitcode=<n>`