工具 | Valgrind + KCacheGrind，应用程序
写在前面
笔者在学习期间，偶遇这两个工具，经过上网检索资料学习使用，被其强大的功能深深折服。特写此文推荐，牛x不多吹了，请读者继续阅读。
本文内容概览
- 写在前面
- Valgrind & KCacheGrind 简介
- 工具安装
- 应用程序错误检查
- 应用程序分析（代码分析、性能分析等）
1 Valgrind & KCacheGrind 简介
1.1 Valgrind
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Valgrind是用于构建动态分析工具的仪器框架。
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Valgrind工具可以自动检测许多内存管理和线程错误，并能够详细分析应用程序。
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Valgrind发行版有6个强大的工具：
(1). 一个内存错误检测器
(2). 两个线程错误检测器
(3). 一个缓存和分支预测分析器
(4). 一个调用图生成缓存和分支预测分析器
(5). 一个堆分析器 -
上述工具能够帮助程序员快速高效地分析程序问题所在。
更多信息，请到Valgrind官方网址了解。
1.2 KCacheGrind
-
Callgrind通过Valgrind框架使用运行时检测来进行缓存模拟和调用图生成。这样，即使是共享库和动态打开的插件也可以进行分析。可以将Callgrind生成的数据文件加载到KCachegrind中以浏览性能结果。但是包中还有一个命令行工具可以从数据文件中获取ASCII报告，而无需使用KCachegrind。
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KCachegrind能够可视化其他分析器的输出使用带有硬件性能计数器的统计采样。还有可用于分析Python，PHP和PERL的输出的转换器。
更多信息，请到KCacheGrind官方网址了解。
2 工具安装
笔者开发环境在XUbuntu系统里，通过包管理器安装工具非常方便
sudo apt install valgrind kcachegrind
3 应用程序错误检查
- 测试程序代码
program main
implicit none
integer,allocatable :: a(:)
a = [1,2,3,4,5]
write(*,*) a(6)
end program main
- 编译命令
gfortran -g -O0 main.f90 # 生成调试信息，不优化可以获得更好的检测结果
- 检测程序
valgrind --tool=memcheck --leak-check=full --log-file=memchk.log ./a.out
- 检测结果
==4827== Memcheck, a memory error detector
==4827== Copyright (C) 2002-2017, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==4827== Using Valgrind-3.13.0 and LibVEX; rerun with -h for copyright info
==4827== Command: ./a.out
==4827== Parent PID: 1770
==4827==
==4827== Invalid read of size 4
==4827== at 0x4FD60B0: ??? (in /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libgfortran.so.4.0.0)
==4827== by 0x4FD6280: ??? (in /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libgfortran.so.4.0.0)
==4827== by 0x4FDAD1D: ??? (in /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libgfortran.so.4.0.0)
==4827== by 0x4FDBB74: ??? (in /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libgfortran.so.4.0.0)
==4827== by 0x108A01: MAIN__ (main.f90:6)
==4827== by 0x108A53: main (main.f90:7)
==4827== Address 0x5e05ad4 is 0 bytes after a block of size 20 alloc'd
==4827== at 0x4C2FB0F: malloc (in /usr/lib/valgrind/vgpreload_memcheck-amd64-linux.so)
==4827== by 0x108942: MAIN__ (main.f90:4)
==4827== by 0x108A53: main (main.f90:7)
==4827==
==4827==
==4827== HEAP SUMMARY:
==4827== in use at exit: 20 bytes in 1 blocks
==4827== total heap usage: 22 allocs, 21 frees, 13,516 bytes allocated
==4827==
==4827== 20 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1
==4827== at 0x4C2FB0F: malloc (in /usr/lib/valgrind/vgpreload_memcheck-amd64-linux.so)
==4827== by 0x108942: MAIN__ (main.f90:4)
==4827== by 0x108A53: main (main.f90:7)
==4827==
==4827== LEAK SUMMARY:
==4827== definitely lost: 20 bytes in 1 blocks
==4827== indirectly lost: 0 bytes in 0 blocks
==4827== possibly lost: 0 bytes in 0 blocks
==4827== still reachable: 0 bytes in 0 blocks
==4827== suppressed: 0 bytes in 0 blocks
==4827==
==4827== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v
==4827== ERROR SUMMARY: 2 errors from 2 contexts (suppressed: 0 from 0)
黑体部分是检查出的错误内容（虽然这段代码本身运行没有问题，但是新规范加入的内容使用起来容易出错）
- 更多的检查选项，可以参考valgrind 工具介绍和简单的使用 。
4 应用程序分析（代码分析、性能分析等）
- 测试代码
module myFun
implicit none
contains
subroutine sub( a )
integer :: a(:)
a = 100
end subroutine sub
end module
program main
use myFun
implicit none
integer,allocatable :: a(:)
allocate( a(5) )
a = 0
call sub( a )
write(*,*) a
deallocate(a)
end program main
- 分析命令
valgrind --tool=callgrind -v ./a.out
-
打开软件，并加载分析结果
加载结果
- 分析结果
- 左侧包含性能分析选项
- 右边可以显示源代码和实际运行指令，还能生成调用图。
分析结果
