現(xiàn)在是介紹另一個工具的時間了，在你學習C的過程中，你會時時刻刻用到它，它就是 Valgrind。我現(xiàn)在就向你介紹 Valgrind，是因為從現(xiàn)在開始你將會在“如何使它崩潰”一節(jié)中用到它。Valgrind是一個運行你的程序的程序，并且隨后會報告所有你犯下的可怕錯誤。它是一款相當棒的自由軟件，我在編寫C代碼時一直使用它。

回憶一下在上一章中，我讓你移除printf的一個參數(shù)，來是你的代碼崩潰。它打印出了一些奇怪的結(jié)果，但我病欸有告訴你為什么他會這樣打印。這個練習中我們要使用Valgrind來搞清楚為什么。

注

這本書前面的幾章在講解一小段代碼的東西，摻雜了一些必要的工具，它們在本書的剩余章節(jié)會用到。這樣做的原因是，閱讀這本書的大多數(shù)人都不熟悉編譯語言，也必然不熟悉自動化的輔助工具。通過先讓你懂得如何使用make和Valgrind，我可以在后面使用它們更快地教你C語言，以及幫助你盡早找出所有的bug。

這一章之后我就不再介紹更多的工具了，每章的內(nèi)容大部分是代碼，以及少量的語法。然而，我也會提及少量工具，我們可以用它來真正了解發(fā)生了什么，以及更好地了解常見的錯誤和問題。

安裝 Valgrind

你可以用OS上的包管理器來安裝Valgrind，但是我想讓你學習如何從源碼安裝程序。這涉及到下面幾個步驟：

• 下載源碼的歸檔文件來獲得源碼
• 解壓歸檔文件，將文件提取到你的電腦上
• 運行./configure來建立構(gòu)建所需的配置
• 運行make來構(gòu)建源碼，就像之前所做的那樣
• 運行sudo make install來將它安裝到你的電腦

下面是執(zhí)行以上步驟的腳本，我想讓你復制它：

# 1) Download it (use wget if you don't have curl)
curl -O http://valgrind.org/downloads/valgrind-3.6.1.tar.bz2

# use md5sum to make sure it matches the one on the site
md5sum valgrind-3.6.1.tar.bz2

# 2) Unpack it.
tar -xjvf valgrind-3.6.1.tar.bz2

# cd into the newly created directory
cd valgrind-3.6.1

# 3) configure it
./configure

# 4) make it
make

# 5) install it (need root)
sudo make install

按照這份腳本，但是如果 Valgrind 有新的版本請更新它。如果它不能正常執(zhí)行，也請試著深入研究原因。

使用 Valgrind

使用 Valgrind 十分簡單，只要執(zhí)行valgrind theprogram，它就會運行你的程序，隨后打印出你的程序運行時出現(xiàn)的所有錯誤。在這個練習中，我們會崩潰在一個錯誤輸出上，然后會修復它。

首先，這里有一個ex3.c的故意出錯的版本，叫做ex4.c。出于練習目的，將它再次輸入到文件中：

#include <stdio.h>

/* Warning: This program is wrong on purpose. */

int main()
{
    int age = 10;
    int height;

    printf("I am %d years old.\n");
    printf("I am %d inches tall.\n", height);

    return 0;
}

你會發(fā)現(xiàn)，除了兩個經(jīng)典的錯誤外，其余部分都相同：

• 沒有初始化height變量
• 沒有將age變量傳入第一個printf函數(shù)

你會看到什么

現(xiàn)在我們像通常一樣構(gòu)建它，但是不要直接運行，而是使用Valgrind來運行它（見源碼："使用Valgrind構(gòu)建并運行 ex4.c"）：

$ make ex4
cc -Wall -g    ex4.c   -o ex4
ex4.c: In function 'main':
ex4.c:10: warning: too few arguments for format
ex4.c:7: warning: unused variable 'age'
ex4.c:11: warning: 'height' is used uninitialized in this function
$ valgrind ./ex4
==3082== Memcheck, a memory error detector
==3082== Copyright (C) 2002-2010, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==3082== Using Valgrind-3.6.0.SVN-Debian and LibVEX; rerun with -h for copyright info
==3082== Command: ./ex4
==3082== 
I am -16775432 years old.
==3082== Use of uninitialised value of size 8
==3082==    at 0x4E730EB: _itoa_word (_itoa.c:195)
==3082==    by 0x4E743D8: vfprintf (vfprintf.c:1613)
==3082==    by 0x4E7E6F9: printf (printf.c:35)
==3082==    by 0x40052B: main (ex4.c:11)
==3082== 
==3082== Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)
==3082==    at 0x4E730F5: _itoa_word (_itoa.c:195)
==3082==    by 0x4E743D8: vfprintf (vfprintf.c:1613)
==3082==    by 0x4E7E6F9: printf (printf.c:35)
==3082==    by 0x40052B: main (ex4.c:11)
==3082== 
==3082== Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)
==3082==    at 0x4E7633B: vfprintf (vfprintf.c:1613)
==3082==    by 0x4E7E6F9: printf (printf.c:35)
==3082==    by 0x40052B: main (ex4.c:11)
==3082== 
==3082== Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)
==3082==    at 0x4E744C6: vfprintf (vfprintf.c:1613)
==3082==    by 0x4E7E6F9: printf (printf.c:35)
==3082==    by 0x40052B: main (ex4.c:11)
==3082== 
I am 0 inches tall.
==3082== 
==3082== HEAP SUMMARY:
==3082==     in use at exit: 0 bytes in 0 blocks
==3082==   total heap usage: 0 allocs, 0 frees, 0 bytes allocated
==3082== 
==3082== All heap blocks were freed -- no leaks are possible
==3082== 
==3082== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v
==3082== Use --track-origins=yes to see where uninitialised values come from
==3082== ERROR SUMMARY: 4 errors from 4 contexts (suppressed: 4 from 4)
$

注

如果你運行了Valgrind，它顯示一些類似于by 0x4052112: (below main) (libc-start.c:226)的東西，而不是main.c中的行號，你需要使用valgrind --track-origins=yes ./ex4命令來運行你的Valgrind。由于某些原因，valgrind的Debian和Ubuntu上的版本會這樣，但是其它的不會。

上面那段輸出非常長，因為Valgrind在明確地告訴你程序中的每個錯誤都在哪兒。讓我們從開頭逐行分析一下（行號在左邊，你可以參照）：

1

你執(zhí)行了通常的make ex4來構(gòu)建它。確保你看到的cc命令和它一樣，并且?guī)в?code>-g選項，否則Valgrind的輸出不會帶上行號。

2~6

要注意編譯器也會向你報告源碼的錯誤，它警告你“向格式化函數(shù)傳入了過少的變量”，因為你忘記包含age變量。

7

然后使用valgrind ./ex4來運行程序。

8

之后Valgrind變得十分奇怪，并向你報錯：

　　14~18

　　在main (ex4.c:11)（意思是文件ex4.c的main函數(shù)的第11行）的那行中，有“大小為8的未初始化的值”。你通過查看錯誤找到了它，并且在它下面看到了“棧蹤跡”。最開始看到的那行(ex4.c:11)在最下面，如果你不明白哪里出錯了，你可以向上看，比如printf.c:35。通常最下面的一行最重要（這個例子中是第18行）。

　　20~24

　　下一個錯誤位于 main 函數(shù)中的 ex4.c:11。Valgrind不喜歡這一行，它說的是一些 if 語句或者 while 循環(huán)基于一個未初始化的值，在這個例子中是height。

　　25~35

　　剩下的錯誤都大同小異，因為這個值還在繼續(xù)使用。

37~46

最后程序退出了，Valgrind顯示出一份摘要，告訴你程序有多爛。

這段信息讀起來會相當多，下面是你的處理方法：

• 無論什么時候你運行C程序并且使它工作，都應(yīng)該使用Valgrind重新運行它來檢查。
• 對于得到的每個錯誤，找到“源碼:行數(shù)”提示的位置，然后修復它。你可以上網(wǎng)搜索錯誤信息，來弄清楚它的意思。
• 一旦你的程序在Valgrind下不出現(xiàn)任何錯誤信息，應(yīng)該就好了。你可能學會了如何編寫代碼的一些技巧。

在這個練習中我并不期待你馬上完全掌握Valgrind，但是你應(yīng)該安裝并且學會如何快速使用它，以便我們將它用于后面的練習。

附加題

• 按照上面的指導，使用Valgrind和編譯器修復這個程序。
• 在互聯(lián)網(wǎng)上查詢Valgrind相關(guān)的資料。
• 下載另一個程序并手動構(gòu)建它。嘗試一些你已經(jīng)使用，但從來沒有手動構(gòu)建的程序。
• 看看Valgrind的源碼是如何在目錄下組織的，并且閱讀它的Makefile文件。不要擔心，這對我來說沒有任何意義。