valgrind 사용법과 메모리 누수 잡기 — 실습 가이드

valgrind 사용법과 메모리 누수 잡기 — 실습 가이드

C 프로그램을 작성할 때 가장 흔한 실수 중 하나는 메모리 누수(memory leak)입니다.
이 문제를 자동으로 찾아주는 강력한 도구가 바로 valgrind입니다.

이번 글에서는 valgrind 사용법과 메모리 누수 예제 분석을 실습 중심으로 다룹니다.

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🔧 valgrind 설치

Ubuntu / Debian 계열에서는 다음 명령어로 설치할 수 있습니다.

sudo apt update
sudo apt install valgrind

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🧪 누수 발생 예제 코드

#include <stdlib.h>

void leak() {
    int *p = malloc(sizeof(int) * 10);  // 메모리 할당
    p[0] = 42;                          // 사용
    // free(p);  // 해제를 깜빡!
}

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

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⚙️ 컴파일

디버깅 정보를 포함하기 위해 -g 옵션을 추가합니다.

gcc -g leak.c -o leak

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🛠️ valgrind로 실행

valgrind ./leak

기본 사용 방법입니다. 조금 더 자세한 보고를 위해서는 다음과 같이 실행할 수도 있습니다.

valgrind --leak-check=full --track-origins=yes ./leak

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📋 예시 출력

==12345== 40 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1
==12345==    at 0x4C2B0E3: malloc (vg_replace_malloc.c:299)
==12345==    by 0x40054A: leak (leak.c:5)
==12345==    by 0x40055D: main (leak.c:11)

• definitely lost: 프로그램이 종료될 때 참조할 수 없는 메모리 블록이 존재함
• leak.c:5: 문제 발생 위치 명시
• malloc, leak, main 함수 순서까지 추적 가능

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✅ 메모리 누수 수정

문제 해결을 위해 free(p);를 추가합니다.

void leak() {
    int *p = malloc(sizeof(int) * 10);
    p[0] = 42;
    free(p);  // 누수 방지
}

수정 후 다시 valgrind를 돌리면, 누수 관련 경고가 사라집니다.

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🧠 추가 옵션들

옵션	설명
--leak-check=full	모든 메모리 누수 상세 보고
--track-origins=yes	초기화되지 않은 값의 기원 추적
--show-leak-kinds=all	다양한 누수 종류 출력
--log-file=valgrind.log	결과를 파일로 저장

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valgrind로 초기화되지 않은 메모리 접근 탐지하기

메모리를 할당한 후 초기화를 깜빡하면, 프로그램은 예측할 수 없는 값을 읽거나 이상 동작을 할 수 있습니다.
이런 버그를 찾아내는 데도 valgrind는 아주 유용한 도구입니다.

이번 글에서는 초기화되지 않은 메모리를 사용하는 코드를 실험하고,
valgrind로 어떻게 탐지하는지 실습해봅니다.

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🧪 문제 코드 예제

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int *p = malloc(sizeof(int) * 5);  // 메모리 할당
    printf("값: %d\n", p[2]);         // 초기화하지 않고 사용
    free(p);
    return 0;
}

• p[2]는 초기화되지 않은 상태입니다.
• 읽는 시점에 쓰레기값이 출력될 수 있으며, 시스템에 따라 다르게 동작할 수 있습니다.

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⚙️ 컴파일

디버깅 정보를 추가합니다.

gcc -g uninit.c -o uninit

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🛠️ valgrind로 실행

valgrind --track-origins=yes ./uninit

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📋 예시 출력

==12345== Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)
==12345==    at 0x4005B3: main (uninit.c:7)
==12345==  Uninitialised value was created by a heap allocation
==12345==    at 0x4C2B0E3: malloc (vg_replace_malloc.c:299)
==12345==    by 0x4005A6: main (uninit.c:6)

• “Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)” 라는 메시지가 출력됩니다.
• main() 함수의 7번째 줄 (printf)에서 초기화되지 않은 값을 사용했다고 추적합니다.

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✅ 문제 수정

배열을 사용하기 전에 반드시 초기화합니다.

int main() {
    int *p = malloc(sizeof(int) * 5);
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        p[i] = 0;  // 초기화
    }
    printf("값: %d\n", p[2]);
    free(p);
    return 0;
}

또는, calloc()을 사용해 메모리를 0으로 초기화할 수도 있습니다.

int *p = calloc(5, sizeof(int));

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실전 프로젝트 예제 — valgrind로 메모리 누수와 초기화 오류 모두 잡기

실제 프로젝트에서는 메모리 누수(memory leak)와 초기화되지 않은 메모리 사용(uninitialized memory)이 함께 발생하는 경우가 많습니다.
이번 글에서는 복합적인 오류가 포함된 작은 프로젝트 코드를 분석하고,
valgrind를 이용해 문제를 모두 찾아내는 방법을 실습합니다.

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🧪 실습용 코드 예제

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct {
    int id;
    char *name;
} Person;

Person* create_person(int id) {
    Person *p = malloc(sizeof(Person));
    p->id = id;
    // p->name 초기화 안함
    return p;
}

int main() {
    Person *john = create_person(1);

    printf("ID: %d\n", john->id);
    printf("Name: %s\n", john->name); // 초기화되지 않은 메모리 접근

    // free(john);  // 메모리 해제 깜빡!

    return 0;
}

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⚙️ 컴파일

gcc -g project.c -o project

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🛠️ valgrind로 실행

valgrind --leak-check=full --track-origins=yes ./project

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📋 예시 출력 분석

==12345== Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)
==12345==    at 0x4E7F13: puts (iofputs.c:32)
==12345==    by 0x4005B2: main (project.c:21)

==12345== 24 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1
==12345==    at 0x4C2B0E3: malloc (vg_replace_malloc.c:299)
==12345==    by 0x40059D: create_person (project.c:11)
==12345==    by 0x4005AD: main (project.c:18)

• 초기화되지 않은 메모리 사용: john->name 출력 시 발생
• 메모리 누수: Person 구조체를 할당했지만 free 하지 않음

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✅ 문제 수정

1. name을 NULL로 초기화하거나 적절한 값을 설정합니다.
2. 프로그램 종료 전에 할당된 메모리를 해제합니다.

수정된 코드:

Person* create_person(int id) {
    Person *p = malloc(sizeof(Person));
    p->id = id;
    p->name = NULL; // 초기화
    return p;
}

int main() {
    Person *john = create_person(1);

    printf("ID: %d\n", john->id);
    if (john->name)
        printf("Name: %s\n", john->name);
    else
        printf("Name: (없음)\n");

    free(john);
    return 0;
}

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🧠 실전 디버깅 요령

상황	대처법
malloc 후 초기화 안함	memset 또는 명시적 초기화
구조체 포인터 free 깜빡	함수 종료 직전 명시적 free 호출
출력 전에 포인터 NULL 체크	if (ptr) 로 가드

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