Valgrind查找内存泄露利器
Valgrind是一个GPL的软件，用于Linux（For x86, amd64 and ppc32）程序的内存调试和代码剖析。你可以在它的环境中运行你的程序来监视内存的使用情况，比如C 语言中的malloc和free或者 C++中的new和 delete。使用Valgrind的工具包，你可以自动的检测许多内存管理和线程的bug，避免花费太多的时间在bug寻找上，使得你的程序更加稳固。
Memcheck 工具主要检查下面的程序错误：
使用未初始化的内存 (Use of uninitialised memory)
使用已经释放了的内存 (Reading/writing memory after it has been free’d)
使用超过 malloc分配的内存空间(Reading/writing off the end of malloc’d blocks)
对堆栈的非法访问 (Reading/writing inappropriate areas on the stack)
申请的空间是否有释放 (Memory leaks – where pointers to malloc’d blocks are lost forever)
malloc/free/new/delete申请和释放内存的匹配(Mismatched use of malloc/new/new [] vs free/delete/delete [])
src和dst的重叠(Overlapping src and dst pointers in memcpy() and related functions)
Callgrind
Callgrind收集程序运行时的一些数据，函数调用关系等信息，还可以有选择地进行cache模拟。在运行结束时，它会把分析数据写入一个文件。callgrind_annotate可以把这个文件的内容转化成可读的形式。
Cachegrind
它模拟 CPU中的一级缓存I1,D1和L2二级缓存，能够精确地指出程序中 cache的丢失和命中。如果需要，它还能够为我们提供cache丢失次数，内存引用次数，以及每行代码，每个函数，每个模块，整个程序产生的指令数。这对优化程序有很大的帮助。
Helgrind
它主要用来检查多线程程序中出现的竞争问题。Helgrind寻找内存中被多个线程访问，而又没有一贯加锁的区域，这些区域往往是线程之间失去同步的地方，而且会导致难以发掘的错误。Helgrind实现了名为” Eraser” 的竞争检测算法，并做了进一步改进，减少了报告错误的次数。
Massif
堆栈分析器，它能测量程序在堆栈中使用了多少内存，告诉我们堆块，堆管理块和栈的大小。
Massif能帮助我们减少内存的使用，在带有虚拟内存的现代系统中，它还能够加速我们程序的运行，减少程序停留在交换区中的几率。
安装
tar jxvf valgrind-3.14.0.tar.bz2
cd valgrind-3.14.0/
./autogen.sh
./configure --prefix=/home/pony/valgrind
make
make install
sudo gedit ~/.bashrc
export PATH=$PATH:~/valgrind/bin/
source ~/.bashrc
基于ROS使用Valgrind
ROS中用到第三方库，在编译第三方库的时候，加上 -g 选项，以供调用该库时调试。
roscore
在编译ROS包的时候，使用如下命令编译：
catkin_make -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug
roscore
valgrind --tool=memcheck --leak-check=yes --log-file=valgrind.log ./devel/lib/package_foo/executable_bar
您将无法获得有用的内存统计信息。这是因为rosrun在一个单独的过程中生成了您的节点。要解决此问题，可以直接调用可执行文件
valgrind --tool=memcheck --leak-check=yes --log-file=valgrind.log rosrun package_foo executable_bar
roslaunch
如果使用launch文件去启动ros节点和调试器，并且查看调试信息。下面就来看看看简单地启动文件
以上两个文件是我分别启动gdb和valgrind的launch文件。 下面就看看启动效果
系统函数解释
-h --help
显示所有选项的帮助，包括内核和选定的工具两者。
--help-debug
和—help相同，并且还能显示通常只有Valgrind的开发人员使用的调试选项。
--version
显示Valgrind内核的版本号。工具可以有他们自已的版本号。这是一种保证工具只在它们可以运行的内核上工作的一种设置。这样可以减少在工具和内核之间版本兼容性导致奇怪问题的概率。
-q --quiet
安静的运行，只打印错误信息。在进行回归测试或者有其它的自动化测试机制时会非常有用。
-v --verbose
显示详细信息。在各个方面显示你的程序的额外信息，例如：共享对象加载，使用的重置，执行引擎和工具的进程，异常行为的警告信息。重复这个标记可以增加详细的级别。
-d
调试Valgrind自身发出的信息。通常只有Valgrind开发人员对此感兴趣。重复这个标记可以产生更详细的输出。如果你希望发送一个bug报告，通过-v -v -d -d生成的输出会使你的报告更加有效。
--tool= [default: memcheck]
运行toolname指定的Valgrind，例如，Memcheck, Addrcheck, Cachegrind,等等。
--trace-children= [default: no]
当这个选项打开时，Valgrind会跟踪到子进程中。这经常会导致困惑，而且通常不是你所期望的，所以默认这个选项是关闭的。
--time-stamp= [default: no]
当这个选项打开时，每条信息之前都有一个从程序开始消逝的时间，用天，小时，分钟，秒和毫秒表示。
--log-file=
指定Valgrind把它所有的信息输出到指定的文件中。实际上，被创建文件的文件名是由filename、’.’和进程号连接起来的（即.），从而每个进程创建不同的文件。
使用callgrind来看系统函数的占用时间
用于生成详细的函数调用图：使用valgrind的callgrind工具输出.out文件，使用gprof2dot将.out文件(callgrind.out.24478后面的数字代表进程pid)转换成.dot文件，使用dot将.dot文件转成可视化文件png
valgrind --tool=callgrind rosrun vins vins_node src/VINS_Fusion/t265/stereo_imu_config.yaml
gprof2dot -f callgrind -n0 -e0 ./callgrind.out.24478 >callgrind.24478.dot
dot callgrind.24478.dot -Tpng -o callgrind.png
&&&&如果无法处理，那可以尝试&&&&
下载gprof2dot：https://pypi.org/project/gprof2dot/#files
valgrind --tool=callgrind rosrun vins vins_node src/VINS_Fusion/t265/stereo_imu_config.yaml
chmod +7 gprof2dot.py
gprof2dot.py -f callgrind callgrind.out.XXX |dot -Tpng -o report.png
每个方块中第一个百分数是在该函数及其子函数的运行时间占程序总时间的比例, 第二个数是仅在该函数内的时间的比例. 这里全都是100%, 是因为计算时间太短了, gprof_test.out里的时间都是0.00
试着将加法次数增大到九千万次, 就可以看到明显的不同. 双精度耗时比整型的还是要多一些.
这里下图是vins-fusion的性能分析
如果要更深层次的分析软件的时间占用，可以安装Kcachegrind
sudo apt-get install kcachegrind
kcachegrind callgrind.out.XXX
使用massif来看系统函数的堆栈问题
##分开分析
valgrind --tool=massif --time-unit=B --trace-children=yes --massif-out-file=massif.out.%p rosrun vins vins_node src/VINS_Fusion/t265/stereo_imu_config.yaml
##合并分析
valgrind --tool=massif --time-unit=B --trace-children=yes --massif-out-file=massif.out rosrun vins vins_node src/VINS_Fusion/t265/stereo_imu_config.yaml
sudo apt-get install massif-visualizer
massif-visualizer callgrind.out.XXX
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