9、内存泄漏排查：Valgrind与AddressSanitizer实战

内存泄漏，说白了就是程序申请了内存，用完后没还给系统。

你想想看，一个长期运行的服务，每天漏一点，一周后可能就崩了。我在项目中遇到过好几次线上事故，最后定位都是内存泄漏。今天我们就来聊聊怎么用 Valgrind 和 AddressSanitizer 这两个利器，把泄漏揪出来。

9.1 内存泄漏的本质

先看一个最简单的泄漏例子：

void leak_example() {
    int *p = (int *)malloc(10 * sizeof(int));
    // 忘记 free(p)
    return;
}

每次调用这个函数，就泄漏 40 字节。如果每秒调用一次，一天下来就是 3.3MB。嗯，看起来不多？但如果是嵌入式设备，这点内存可能就要命了。

9.2 Valgrind 实战

Valgrind 是我最早接触的内存检测工具。它通过模拟 CPU 来检测内存操作，精度很高，但代价是程序会跑得慢很多。

9.2.1 基本用法

// test_leak.c
#include <stdlib.h>

void func1() {
    char *buf = (char *)malloc(100);
    // 泄漏 100 字节
}

void func2() {
    int *arr = (int *)malloc(200 * sizeof(int));
    // 泄漏 800 字节
}

int main() {
    func1();
    func2();
    return 0;
}

编译时记得加 -g 选项，保留调试信息：

gcc -g -o test_leak test_leak.c
valgrind --leak-check=full ./test_leak

输出结果会告诉你：

• 哪里申请的内存
• 泄漏了多少字节
• 调用栈信息

9.2.2 常见泄漏类型

类型	含义	严重程度
definitely lost	确定泄漏，指针丢失	高
indirectly lost	间接泄漏，结构体内部泄漏	高
possibly lost	可能泄漏，指针被覆盖	中
still reachable	指针还在，但未释放	低

我曾经在一个网络协议栈里遇到 indirectly lost 的问题。链表节点释放了，但节点里的数据缓冲区没释放。Valgrind 直接帮我定位到了具体行号。

9.2.3 Valgrind 的局限性

说实话，Valgrind 有两个痛点：

1. 慢。 程序运行速度会下降 10-20 倍。我有个项目跑一次要 3 小时，用 Valgrind 得等一天。
2. 内存占用高。 它本身就需要大量内存来记录信息。

所以，对于大型项目，我更喜欢用 AddressSanitizer。

9.3 AddressSanitizer 实战

AddressSanitizer（简称 ASan）是 Google 开发的工具，编译时插入检测代码，运行时检查。速度比 Valgrind 快很多，大概只慢 2-3 倍。

9.3.1 基本用法

gcc -g -fsanitize=address -o test_asan test_leak.c
./test_asan

就这么简单。运行时如果发生泄漏，程序会直接报错退出，并打印详细信息。

9.3.2 实战案例：循环泄漏

void loop_leak() {
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        char *p = (char *)malloc(1024);
        // 每次循环泄漏 1KB
    }
}

int main() {
    loop_leak();
    return 0;
}

用 ASan 跑一下，输出会告诉你：

• 泄漏总大小：100KB
• 泄漏发生的位置：loop_leak 函数
• 调用栈：main -> loop_leak -> malloc

嗯，这里要注意：ASan 的泄漏报告默认只显示一次。如果你想看每次泄漏的详细信息，可以加 ASAN_OPTIONS=leak_check_at_exit=false。

9.3.3 与 Valgrind 的对比

特性	Valgrind	AddressSanitizer
速度	慢 10-20 倍	慢 2-3 倍
内存占用	高	中等
检测精度	极高	高
使用方式	直接运行	重新编译
适用场景	小规模、精确分析	大规模、持续集成

9.4 避坑指南

9.5 知识体系图

下面这张图总结了内存泄漏排查的核心流程：

9.6 实战总结

内存泄漏排查，说白了就是两件事：

1. 找到泄漏点。 Valgrind 和 ASan 都能帮你做到。
2. 修复泄漏。 这需要你理解代码逻辑，确保每个 malloc 都有对应的 free。

我个人习惯在项目的 Makefile 里加一个 asan 编译目标，平时开发就用它。发布前再用 Valgrind 跑一遍回归测试。这样既能保证效率，又能确保质量。

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