Você está procurando o comando tee . Infelizmente, há alguns truques em relação ao redirecionamento de stderr e stdout. O seguinte deve funcionar:
valgrind --tool=memcheck ./a.out 3>&1 2>&3 >output | tee grindout
Isso redireciona a saída padrão para output , move o erro padrão para um novo descritor de arquivo 3 , que aponta para stdout. tee pega este arquivo stdout e o imprime na sua tela e em gridnout .