Valgrind 與 memcheck 記憶體檢查工具

C 裡的記憶體臭蟲很狡猾：你可能讀過陣列的結尾、在釋放記憶體之後還使用它、或忘了釋放它，而程式往往照常跑得好好的——直到很久以後，在某個不相干的地方，它才當掉或給出錯誤答案。你需要一位警覺的稽查員，在你碰到不該碰的記憶體那一刻就察覺。Valgrind 就是那位稽查員。你把程式跑在 Valgrind「裡面」，它的工具 memcheck 會盯著每一個記憶體操作、回報你出錯的確切行號。

具體來說，Valgrind 是一個把你的程式跑在一顆模擬 CPU 上的框架：它不是單純啟動你的執行檔，而是解譯每一條機器指令，在每次記憶體存取周圍插入檢查。預設的工具 memcheck 追蹤記憶體的哪些位元組是可定址的（你被允許碰它們）、哪些是已初始化的（它們裝著你寫進去的值）。當你的程式讀寫一個有效區塊之外的地方、讀取從未初始化的記憶體、在 free() 之後使用一個指標、或把同一個區塊釋放兩次時，memcheck 當場逮到、並印出帶著指向出問題那一行之堆疊追蹤的錯誤。在結束時它還回報洩漏：你配置了卻從未釋放、且再也無法到達的區塊。代價是速度：因為每條指令都被解譯與插樁，程式在 Valgrind 下大約慢 10 到 50 倍。

為何重要：Valgrind/memcheck 找出整類整類的記憶體臭蟲——釋放後使用、緩衝區溢位、未初始化的讀取、洩漏、重複釋放——而且不必重新編譯，常把令人費解的「隨機當機」變成「在第 88 行對 4 個位元組的無效讀取，發生在一個於第 71 行被釋放的區塊內」。誠實的提醒：它很慢，所以是用於測試、不是生產環境；它在執行期對執行檔插樁、而非理解你的原始碼，所以它回報的是症狀位置，可能離成因很遠；而且它無法找出在你測試執行從未走到的程式路徑上的臭蟲。在純速度與某些臭蟲類別上，它如今大致被編譯器消毒器所補足，那些消毒器在編譯期插樁、跑得快得多。