valgrind,好东西,一般人我不告诉他~~ 选项

原贴:http://groups.google.com/group/riverbird2005/browse_thread/thread/6814aca2d1943d32

今天dot.kde登了一篇对valgrind的作者 Jonathan Riddell 的访谈。我作为valgrind的老用户,当年调程序时获益
很多,在这篇访谈里进一步长了见识,深感有必要把这个优秀的开发工具介绍给诸位。以下内容多翻译自该访谈(意译啦)。
啥是valgrind
    Valgrind是帮助程序员寻找程序里的bug和改进程序性能的工具。程序通过valgrind运行时,valgrind收集各种有用的信
息,通过这些信息可以找到程序中潜在的bug和性能瓶颈。
    Valgrind现在提供多个工具,其中最重要的是Memcheck,Cachegrind,Massif和Callgrind。
Memcheck:
    这个工具可以用来寻找c、c++和fortran程序中内存管理的错误。写c或c++程序时,很多隐藏很深的bug是内存操作上出了问题。而这
些在Memcheck面前都无处遁形(偶当年用的就是这个功能)。Memcheck可以检查出下列几种内存操作上的错误(大家自查一下有没有犯
过;):
读写已经释放的内存
读写内存块越界(从前或者从后)
使用还未初始化的变量
将无意义的参数传递给系统调用
内存泄漏
(笔者补充一条,同一个malloc的内存块释放多次。当年这么个bug让我找翻天)
Cachegrind:
    这个工具可以提供详尽的profiling信息。它不光对指令、内存访问进行计数,更能针对每条指令、每行源代码、每个函数和每个程序统计
cache的不命中次数。大家应该知道,cache对目前系统的性能有决定性的影响。因此这些信息可以指导程序员调整代码,最大限度的提高程序性能。
    访谈中提到,valgrind自身利用该工具在过去几个月内使性能提高了25%-30%。据早先报道,kde的开发team也对
valgrind在提高kde性能方面的帮助表示感谢。
Massif:

    Massif对内存的分配和释放做profile。程序开发者通过它可以深入了解程序的内存使用行为,从而对内存使用进行优化。这个功能对C+
+尤其有用(因为C++有很多隐藏的内存分配和释放)。
Callgrind:
    Callgrind是一个复杂的工具(复杂到笔者没看太明白有关它的介绍)。它基于Cachegrind,除了具有Cachegrind的功能
外,还可以统计调用带来的开销。
用法:
    Valgrind使用起来非常简单,你甚至不需要重新编译你的程序就可以用它。当然如果要达到最好的效果,获得最准确的信息,还是需要按要求重
新编译一下的。比如在使用memcheck的时候,最好关闭优化选项。 

<think>嗯,我现在需要了解一下在Linux下使用GDB和Valgrind调试C语言程序中的死锁问题。死锁通常发生在多线程程序中,当两个或多个线程互相等待对方释放资源时,导致程序无法继续执行。那我该怎么用这两个工具来调试呢? 首先,关于GDB。我记得GDB是GNU的调试器,可以用来跟踪程序执行,设置断点,检查变量等。但处理多线程死锁的话,可能需要查看各个线程的状态,看看它们卡在哪个函数或者系统调用上。过具体步骤我可能记太清楚。比如,启动GDB后,应该用哪些命令来查看线程信息?可能要用`info threads`,然后切换到各个线程查看堆栈跟踪,用`bt`命令。如果发现某些线程在锁相关的函数上阻塞,比如pthread_mutex_lock,那可能就是问题所在。但具体怎么操作呢?比如,如何让程序运行,然后当发生死锁时暂停下来检查? 然后是ValgrindValgrind的内存检查工具Memcheck可能太直接用于死锁检测,但听说有个工具叫Helgrind,它是Valgrind的一部分,专门用来检测多线程问题,包括死锁和竞争条件。所以可能需要用Valgrind的Helgrind工具来运行程序,它会分析线程间的同步问题。具体命令应该是`valgrind --tool=helgrind ./程序名`。运行之后,Helgrind会输出可能的死锁位置和其他警告,指出哪些锁的顺序有问题,或者哪些地方发生了资源竞争。但我确定是否需要编译时加上特定的调试选项,比如-g,以便显示更详细的信息。另外,可能需要确保程序在编译时没有优化,以便调试信息准确,比如使用-O0选项。 那整个流程应该是怎样的呢?比如,先用GDB附加到正在运行的程序,或者直接运行程序,当发生死锁时,用Ctrl+C中断,然后查看各线程的堆栈。或者在GDB中运行程序,设置断点在线程函数,逐步执行,观察锁的获取情况。或者使用GDB的`thread apply all bt`命令来查看所有线程的堆栈,找出哪些线程在等待锁。另外,GDB中可能需要使用`p`命令来打印互斥锁的状态,比如查看锁的持有者,但具体怎么操作呢?可能需要了解pthread_mutex_t的结构,然后通过GDB查看相关字段,比如__owner字段,看当前哪个线程持有锁。过这可能依赖于具体的pthread实现,同系统可能结构同,比如在Linux上,pthread_mutex_t的结构可能比较复杂,直接打印可能太直观。 另外,关于Valgrind的Helgrind工具,使用后输出的信息应该如何解读?比如,它会指出哪些锁的获取顺序一致,可能导致死锁,或者直接报告存在死锁。可能需要根据提示的代码位置,检查锁的获取顺序,或者是否有未释放的锁。例如,Helgrind可能报告两个线程以同的顺序获取锁A和锁B,这样容易导致死锁,这时候需要调整锁的获取顺序,使其在所有线程中保持一致。 那具体的调试步骤应该是这样的:首先,编译程序时加入调试信息,比如gcc -g -pthread,然后使用GDB启动程序,运行到死锁发生时暂停,检查各线程的状态和堆栈,找出哪些锁被持有,哪些线程在等待。或者使用Helgrind直接运行程序,根据报告分析死锁原因。可能需要结合这两种工具,先用Helgrind检测潜在问题,再用GDB详细跟踪。 比如,一个具体的例子:假设程序中有两个线程,分别以同的顺序获取两个互斥锁,导致死锁。用Helgrind运行后,可能会报告锁的顺序问题。而用GDB查看线程堆栈时,会发现两个线程分别阻塞在对方的互斥锁上。这时候需要调整锁的获取顺序,确保所有线程都按同样的顺序获取锁。 但我太确定具体的命令步骤,比如在GDB中如何查看互斥锁的信息,或者Helgrind输出的具体例子是什么样的。可能需要进一步查阅资料或者实际测试一下。比如,在GDB中,当程序死锁时,使用`info threads`查看所有线程,然后每个线程用`thread n`切换,再用`bt`查看堆栈,看看是否在pthread_mutex_lock处卡住。然后找到对应的锁变量,打印其状态,确认持有者是否是其他线程。这可能需要了解pthread_mutex_t的内部结构,或者在GDB中使用特定的命令来查看锁的信息,比如`p mutex_var`,过输出的信息可能够友好,可能需要更深入的分析。 总结一下,调试死锁的大致步骤可能是: 1. 使用GCC编译程序时加上调试选项(-g)和线程支持(-pthread)。 2. 使用GDB运行程序,当发生死锁时中断,检查各线程的堆栈,找出阻塞在锁的位置,并查看锁的状态。 3. 使用Valgrind的Helgrind工具运行程序,分析线程同步问题,根据报告调整代码。 过具体的命令和流程可能需要更详细的步骤,比如在GDB中如何检查锁的状态,或者Helgrind输出的具体含义。可能需要实际例子来演示。</think>在 Linux 下使用 GDB 和 Valgrind 调试 C 语言多线程死锁问题的流程及命令如下: --- ### **一、编译阶段** 确保程序包含调试信息并启用线程支持: ```bash gcc -g -O0 -pthread your_program.c -o your_program ``` - `-g`:生成调试符号。 - `-O0`:禁用优化,确保调试信息准确。 - `-pthread`:启用 POSIX 线程支持。 --- ### **二、使用 GDB 调试死锁** #### **1. 启动 GDB** ```bash gdb ./your_program ``` #### **2. 运行程序** ```bash (gdb) run ``` 当程序发生死锁时,按 `Ctrl+C` 中断执行。 #### **3. 查看所有线程状态** ```bash (gdb) info threads ``` 输出示例: ``` Id Target Id Frame * 1 Thread 0x7f... __pthread_cond_wait ( ... ) 2 Thread 0x7f... __pthread_mutex_lock (mutex=0x6010a0) ``` - `*` 标记当前线程,其他线程可能卡在锁操作(如 `pthread_mutex_lock`)。 #### **4. 切换线程并检查堆栈** ```bash (gdb) thread 2 # 切换到线程 2 (gdb) backtrace # 查看堆栈 ``` 堆栈会显示线程卡在哪个锁操作(如 `pthread_mutex_lock`),记录锁的地址(如 `mutex=0x6010a0`)。 #### **5. 查看锁的状态(需了解实现)** ```bash (gdb) p *(pthread_mutex_t*)0x6010a0 ``` - 检查 `__owner` 字段(Linux 特有),表示持有锁的线程 ID(需匹配 `info threads` 中的 LWP ID)。 - 如果 `__owner` 非零,表示锁被其他线程持有。 #### **6. 分析锁的依赖** - 对比同线程的堆栈,确认是否形成循环等待(如线程1持有锁A等待锁B,线程2持有锁B等待锁A)。 #### **7. 其他有用命令** ```bash (gdb) thread apply all backtrace # 输出所有线程堆栈 (gdb) set pagination off # 禁用分页,避免输出被截断 ``` --- ### **三、使用 Valgrind/Helgrind 检测死锁** #### **1. 运行 Helgrind** ```bash valgrind --tool=helgrind ./your_program ``` #### **2. 分析输出** Helgrind 会报告潜在的锁顺序问题和死锁风险。例如: ``` ==12345== Possible deadlock: order of acquiring locks {A, B} conflicts with {B, A} ==12345== at 0x123456: thread_func1 (your_program.c:20) ==12345== by 0x123ABC: pthread_create (in /lib/x86_64-linux-gnu/libpthread.so.0) ``` - 提示锁的获取顺序一致(如线程1先锁A后锁B,线程2先锁B后锁A)。 - 根据报告的行号调整代码,统一锁的获取顺序。 --- ### **四、调试流程总结** 1. **编译**:确保使用 `- 用 GDB 中断死锁程序,检查各线程堆栈,找到阻塞的锁。 - 确认锁的持有者与等待关系。 3. **深入分析**: - 使用 Helgrind 检测锁顺序错误和潜在死锁。 4. **修复代码**: - 统一锁的获取顺序。 - 确保所有锁最终被释放。 --- ### **五、示例场景** 假设两个线程以同顺序获取锁 `mutexA` 和 `mutexB`: ```c // 线程1 pthread_mutex_lock(&mutexA); pthread_mutex_lock(&mutexB); // 线程2 pthread_mutex_lock(&mutexB); pthread_mutex_lock(&mutexA); ``` - **GDB**:两个线程分别卡在 `mutexB` 和 `mutexA` 的 `pthread_mutex_lock`。 - **Helgrind**:报告锁顺序冲突,指出代码行号。 - **修复**:统一按 `mutexA → mutexB` 顺序加锁。 --- 通过结合 GDB 的实时线程状态分析和 Valgrind/Helgrind 的静态检测,可高效定位并修复死锁问题。
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