是否有使用智能指针检测“内存泄漏”的 Valgrind答案

【问题标题】：Is there a Valgrind for detecting "Memory Leaks" with Smart Pointers是否有使用智能指针检测“内存泄漏”的 Valgrind
【发布时间】：2016-10-10 16:26:43
【问题描述】：

我们的团队最近开始试验智能指针，我越来越担心我们检测和纠正内存泄漏的能力。

我理解（我认为......）在最纯粹的意义上，智能指针很少有真正的泄漏，如果有的话，它通常与循环引用有关。但是，恐怕这掩盖了“不需要和不必要的内存消耗”意义上的内存泄漏问题。

例如，当使用传统的原始指针时，如果一个对象无法正确清理内存，我们可以运行 Valgrind，然后在程序结束时，剩下的就是一个泄漏（通常这可能是一个继续增长的泄漏在程序执行期间导致严重问题）。 . .现在有了智能指针，这些都在程序退出之前被清理干净，Valgrind 不会看到任何丢失的对分配内存的引用。

总的来说，我看到智能指针在帮助开发人员防止泄漏方面的价值，但是我们是人类并且会犯错误，这就是我们有调试工具的原因！

我们如何检测由于编程错误导致的不必要的内存增长，就像我们过去能够使用 Valgrind 和原始指针一样？

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1) 愚蠢的是，我通常将 Valgrind 与 Memcheck 联系起来，这就是我打算在上面使用它的方式。我为混乱道歉。

2) 作为一个例子，这里是一个例子：

考虑使用多线程应用程序来处理数据。第一个线程读取输入（从磁盘或网络中），然后通过队列将数据块传递给另一个运行算法步骤 1 的线程，步骤 1 的线程从其输入队列中抓取数据，然后将数据传递给步骤 2。重复直到最后一个线程写出结果（到磁盘或网络）。处理完所有输入数据后，每个线程在完成最后一项并退出程序后都会杀死自己。

现在在执行过程中，我们的足迹显着增长，假设我们可以像摄取数据一样快地处理数据，那么肯定存在泄漏。我使用原始指针来检测这种 Memcheck 错误，它会在程序结束时报告丢失或可能丢失的内存块，我们可以追踪和修复。

3) 在我们匆忙学习和应用智能指针时，我们可能使用了“shared_ptr”，因为另一种类型可能更适合我们的应用程序。

【问题讨论】：

我不明白为什么 valgrind 不起作用。如果您有泄漏，则意味着资源不会被自动清理并且应该能够被检测到。
因为当智能指针失去作用域时，它会自动销毁自己。当创建它的对象失去作用域时，就会发生这种情况。如果一个对象持续整个运行时（比如一个代表一个线程及其要处理的数据的输入/输出队列）并且由于错误而导致内存消耗增加，智能指针仍然在程序退出时被销毁，而 valgrind 不会注意损失。
我不确定智能指针 API 的设置方式是否会发生这种情况。如果你有一个很好看的例子。
好的工具不能代替好的工艺。您仍然必须编写合理的代码，这意味着拥有最少的所有权（始终是唯一的，从不共享，除非您更了解）、严格的范围和代码审查。智能指针让你写出好的代码；它们不会神奇地使任意代码变好。
写出好的代码始终是我们的目标，但错误总会发生，这就是为什么我们有工具来帮助我们找出错误！

标签： c++ pointers memory memory-leaks

【解决方案1】：

如果内存显着增长，您将直接看到或使用 valgrind 的 massif 工具。

另外值得注意的是，智能指针有很多种。你提到循环引用，所以大概你在谈论shared_ptr？这是循环引用存在风险的唯一情况——它并不适用于所有智能指针。

一般来说，按优先顺序排列：

避免（直接）动态分配 - 使用容器或其他专用类型来管理内存
避免复杂的所有权和/或动态分配资源的生命周期：unique_ptr 很容易推理
如果您必须共享所有权，这意味着您的对象生命周期本质上是不确定的，因此难以推理。但是，您不能在不泄露其所有者的情况下泄露“共享”对象，因此泄露意味着您的程序结构更高层次的混乱
- 请注意，如果您的引用不应使共享对象保持活动状态，则应改用weak_ptr。这也有助于打破静态可预测的循环

【讨论】：

我注意到循环引用是为了清楚和区分我正在寻找的内存泄漏类型。听起来地块可能是要走的路

【解决方案2】：

根据我在c++ char* + std::vector memory leak的回答

内存泄漏有很多定义 - valgrind 不会检测仍在范围内的东西。这是工程师和调试器的工作。（任何软件如何猜测您何时可能决定要使用仍在范围内的东西？）

【讨论】：

这正是我们过去使用 memcheck 能够解决的问题。根据您的链接答案，也许我们应该开始使用 Massif 来分析堆并手动检测不需要的增长？
这将检测到它 - 但如果您已经知道自己遇到了这个问题，那么您将看不到任何新内容。看看单例和全局变量，它们是一个很好的起点
看起来 Massif 提供了某种程度的跟踪分配发生的位置，这应该等同于 memcheck 的“track-origins”，我们将试一试！

【解决方案3】：

使用智能指针需要注意的一件事是类之间的循环依赖关系，例如彼此的std::shared_ptr<> 将无法正确清理。

恐怕这是 valgrind 无法检测到的情况。

虽然这可以使用std::weak_ptr<> 解决。

【讨论】：

这就是弱引用存在的原因:)
@UKMonkey 当然。这是解决这类问题的一种方法。