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Linux环境下的C/C++基础调试技术(一)
2014-11-24 07:23:56 来源: 作者: 【 】 浏览:3
Tags:Linux 环境 C/C 基础 调试 技术

1.调试技术的几个准则


惊喜准则:找到错误是一种惊喜,心理上不要畏惧而是要怀着感恩的心去面对。
从小处开始准则:刚开始测试的使用从小处着手,暂时不涉及边界数据,虽然这样可能会掩盖一些Bug,但是这样或许能查到最主要的Bug,例如你的程序包含了一个巨大的循环体,最容易发现的Bug在第一个循环或第二次循环执行的时候。
自顶向下准则:优先选择step over而不是step into,以节省时间。
Segmentation Fault准则:出现段错误时,第一个想到的不应该是printf而是Debugger,因为在调试器中你能看到你的哪一行代码导致了错误,更重要的是你可以通过backtrace等工具得到更多有用的信息。
折半查找准则:在寻找bug时可以充分利用编辑器等工具来进行折半查找,具体在后边有例子说明。
2.Linux下代码调试工具


主要使用的GDB,以及基于GDB的图形化工具,如DDD或eclipse,选择上看个人习惯了。


命令行式的GDB启动较快,可以在ssh终端下使用,操作简洁,并且在调试GUI程序时不会崩溃,但较之图形化则在单步调试或设置断点时非常不方便。


当然你可以使用Vim等编辑器的插件或者补丁(clewn or vimGDB)来弥补这一缺憾,并且在GDB6.1以上的版本你可以使用GDB -tui这个模式(或者在GDB的命令行模式下按CTRL-x-a)打开一个类似于图形界面的文本界面模式,在这个界面中你可以使用上下键查看源代码(CTRL-P 和 CTRL-N完成输入过的命令的查看).


或者你还可以使用cGDB这个工具(很庆幸这个项目在停止了三年后又有人开始维护了),这个工具是将GDB用curses包装了一下,提供了一些很好用的feature(Esc和i键在代码和命令框间切换;在代码框中支持vim型的操作;在命令框中支持tab键补全命令;在移动到想加入断点的行(行号为高亮白色)直接用空格键,设定好后行号会变红;)。另外,在调试C-S程序时推荐使用eclipse。


在本文中,重点介绍ddd的操作,因为这个工具即结合了GDB命令行和图形界面的操作。其余请参阅各个工具的手册。


3.GDB命令行最基本操作


设置断点:b LineNumber
运行程序:r args1 args2 ...
彻底终止程序:kill
单步执行:n(TIPs1:可以按回车重复上一次操作,在单步调试时这个feature很有用)。
单步进入:s
继续执行:c
设置临时断点:tb LineNumber 可以理解为一次性断点,与断点不同,临时断点只在第一次执行时起作用。
查看变量:p
设置观察点:
w Expression,当Expression是一个变量名时,这个变量变化时会停止执行;你也可以使用条件来限定,比如w (z>28),当z大于28时,程序停止。注意观察点一般使用在更大范围上的变量,而不是本地变量,因为在局部变量上设置的观察点在局部结束时(比如该变量所在的函数执行结束时)就被取消了。
当然这并不包含main的情况,因为main函数执行结束后程序就结束了。
查看栈帧:
栈帧指的是在一个函数调用时,该函数调用的运行信息(包含本地变量、参数以及函数被调用的位置)存储的地方。每当一个函数被调用时, 【6688电子商务网站 www.6688.cc 】一个新的帧就被系统压入一个由系统维护的帧,在这个栈的顶端是现在正在运行的函数信息,当该函数调用结束时被弹出并析构。
在GDB中,frame 0为当前帧,frame 1为当前帧的父帧,frame 2为父帧的父帧,等等,用down命令则是反向的。这是一个很有用的信息,因为在早期的一些帧中的信息可能会给你一些提示。
backtrace查看整个帧栈
注意:在帧中来回并不影响程序的执行。
实例:插入排序算法调试


用伪代码描述这个过程如下:



拟调试代码如下:


//


// insertion sort,


//


// usage: insert_sort num1 num2 num3 ..., where the numi are the numbers to


// be sorted


int x[10], // input array


y[10], // workspace array


num_inputs, // length of input array


num_y = 0; // current number of elements in y


void get_args(int ac, char **av)


{ int i;


num_inputs = ac - 1;


for (i = 0; i < num_inputs; i++)


x[i] = atoi(av[i+1]);


}


void scoot_over(int jj)


{ int k;


for (k = num_y-1; k > jj; k++)


y[k] = y[k-1];


}


void insert(int new_y)


{ int j;


if (num_y = 0) { // y empty so far, easy case


y[0] = new_y;


return;


}


// need to insert just before the first y


// element that new_y is less than


for (j = 0; j < num_y; j++) {


if (new_y < y[j]) {


// shift y[j], y[j+1],... rightward


// before inserting new_y


scoot_over(j);


y[j] = new_y;


return;


}


}


}


void process_data()


{


for (num_y = 0; num_y < num_inputs; num_y++)


// insert new y in the proper place


// among y[0],...,y[num_y-1]


insert(x[num_y]);


}


void print_results()


{ int i;


for (i = 0; i < num_inputs; i++)


printf("%d\n",y[i]);


}


int main(int argc, char ** argv)


{ get_args(argc,argv);


process_data();


print_results();


}
我们编译一下:


gcc -g -Wall -o insert_sort ins.c


注意我们要使用-g选项告诉编译器在可执行文件中保存符号表——我们程序中变量和代码对应的内存地址。


现在我们开始运行一下,我们使用“从小处开始准则”,首先使用两个数进行测试:


./insert_sort 12 5


我们发现该程序没有退出,貌似进入了一个死循环。我们开始使用ddd调试这个程序:


ddd insert_sort


运行程序,传入两个参数:


r 12 5


此时程序一直运行不退出,按Ctrl+C暂停程序的执行


(GDB) r 12 5
^C
Program received signal SIGINT, Interrupt.
0x080484ff in insert (new_y=3) at insert_sort.c:45
/home/gnuhpc/MyCode/Debug/Chapter_01/insert_sort/pg_019/insert_sort.c:45:939:beg:0x80484ff
(GDB)



我们可以看到程序停止在第49行。我们看一下num_y现在的值:


(GDB) p num_y
$1 = 1


这里的$1指的是你

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