Linux программирование в примерах

Роббинс Арнольд

По нашему опыту, если нужно использовать отладчик, лучше перекомпилировать приложение с самого начала, использовав лишь опцию

– g

. Это значительно упрощает трассировку; имеется достаточно деталей, за которыми нужно следить при простом прохождении написанной программы, не беспокоясь о том, как компилятор переставляет код.

Есть одно предостережение: убедитесь, что поведение программы все еще неправильное. Воспроизводимость является ключевой при отладке; если вы не можете воспроизвести проблему, гораздо труднее ее выследить и исправить. В редких случаях компиляция без опции

– O

может устранить ошибку [161] . Обычно проблема остается при компиляции без использования опции

– O

, что означает, что на самом деле действительно имеется какая-то разновидность

логической ошибки, ждущая своего обнаружения.

161

Оптимизации компилятора являются общеизвестным козлом отпущения для логических ошибок. В прошлом обвинения компиляторов были более оправданы. Судя по нашему опыту, используя современные системы и компиляторы, очень редко можно обнаружить случаи, в которых оптимизации компилятора привносят ошибки в работающий код — Примеч. автора.

15.3. Основы GDB

Отладчик является программой, позволяющей контролировать исполнение другой программы и исследовать и изменять состояние подчиненной программы (такое, как значения переменных). Имеются два вида отладчиков: отладчики машинного уровня, работающие на уровне машинных инструкций, и отладчики исходного кода, работающие на основе исходного кода программы. Например, в отладчике машинного уровня для изменения значения переменной вы указываете адрес в памяти. В отладчике исходного уровня вы просто используете имя переменной.

Исторически в V7 Unix был

adb

, который являлся отладчиком машинного уровня В System III был

sdb

, который являлся отладчиком исходного кода, a BDS Unix предоставляла dbx, также отладчик исходного кода. (Обе продолжали предоставлять

adb

.)

dbx

продолжает существовать на некоторых коммерческих системах Unix.

GDB, отладчик GNU, является отладчиком исходного кода. У него значительно больше возможностей, он значительно более переносим и более практичен, чем любой из

sdb

или

dbx

[162] .

162

Мы говорим об оригинальном BSD

dbx

. В течение десяти лет мы использовали исключительно GDB — Примеч. автора.

Как и его предшественники, GDB является отладчиком командной строки. Он выводит по одной строке исходного кода за раз, выдает приглашение и читает одну строку ввода, содержащего команду для исполнения.

Имеются графические отладчики; они предоставляют больший обзор исходного кода и обычно предоставляют возможность манипулировать программой как из окна командной строки, так и через компоненты GUI, такие, как кнопки и меню. Отладчик

ddd

[163] является одним из таких; он построен поверх GDB, так что если вы изучите GDB, вы сразу же сможете начать использовать

ddd

. (У

ddd

есть собственное руководство, которое следует прочесть, если вы собираетесь интенсивно его использовать.) Другим графическим отладчиком является Insight [164] , который использует для предоставления поверх GDB графического интерфейса Tcl/Tk. (Следует использовать графический отладчик, если он доступен и нравится вам. Поскольку мы собираемся предоставить введение в отладчики и отладку, мы выбрали использование простого интерфейса, который можно представить в напечатанном виде.)

163

ddd

поставляется со многими системами GNU/Linux. Исходный код доступен на FTP-сайте проекта GNU

ddd

(

ftp://ftp.gnu.org/gnu/ddd/

) — Примеч. автора.

164

http.//sources.redhat.com/insight/

— Примеч. автора.

GDB понимает С и С++, включая поддержку восстановления имен (name demangling), что означает, что вы можете использовать для функций-членов классов и перегруженных функций обычные имена исходного кода С++. В частности, GDB распознает синтаксис выражений С, что полезно при проверке значения сложных выражений, таких, как '

*ptr->x.a[1]->q

'.

Он понимает также Fortran 77, хотя вам может понадобиться добавить к имени функции или переменной Фортрана символ подчеркивания GDB также частично поддерживает Modula-2 и имеет ограниченную поддержку Паскаля.

Если вы работаете на системе GNU/Linux или BSD (и установили средства разработки), у вас, вероятно, уже установлена готовая к использованию последняя версия GDB. Если нет, исходный код GDB можно загрузить с FTP-сайта проекта GNU для GDB [165] и самостоятельно его построить.

GDB поставляется с собственным руководством, которое занимает 300 страниц. В каталоге исходного кода GDB можно сгенерировать печатную версию руководства и самостоятельно его распечатать. Можно также купить в Free Software Foundation (FSF) готовые печатные экземпляры; ваша покупка поможет FSF и непосредственно внесет вклад в производство большего количества свободного программного обеспечения. (Информацию для заказа см. на веб-сайте FSF) [166] . Данный раздел описывает лишь основы GDB; мы рекомендуем прочесть руководство, чтобы научиться использовать все преимущества возможностей GDB.

165

ftp://ftp.gnu.org/gnu/gdb/

— Примеч. автора.

166

http://www.gnu.org

— Примеч. автора.

15.3.1. Запуск GDB

Основное использование следующее:

gdb [опции][исполняемый файл [имя файла дампа]]

Здесь исполняемый файл является отлаживаемой программой. Имя файла дампа, если оно имеется, является именем файла

core

, созданном при завершении программы операционной системой с созданием снимка процесса. Под GNU/Linux такие файлы (по умолчанию) называются

core.pid

[167] , где

pid

является ID процесса запущенной программы, которая была завершена. Расширение

pid

означает, что в одном каталоге могут находиться несколько дампов ядра, что бывает полезно, но также занимает дисковое пространство!

167

Если вы хотите изменить такое поведение, см. sysctl(8) — Примеч. автора.

Если вы забыли указать в командной строке имена файлов, для сообщения GDB имени исполняемого файла можно использовать '

file исполняемый-файл

', а для имени файла дампа — '

core-file имя-файла-дампа

'.

При наличии дампа ядра GDB указывает место завершения программы. Следующая программа,

ch15-abort.c

, делает несколько вложенных вызовов функций, а затем намеренно завершается посредством

abort

, чтобы создать дамп ядра:

/* ch15-abort.c --- создает дамп ядра */

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

/* recurse --- создание нескольких вызовов функций */

void recurse(void)

{

 static int i;

 if (++i == 3)

abort;

 else

recurse;

}

int main(int argc, char **argv)

{

 recurse;

}

Вот небольшой сеанс GDB с этой программой:

$ gcc -g ch15-abort.c -o ch15-abort /* Компилировать без -O */

$ ch15-abort /* Запустить программу */

Aborted (core dumped) /* Она печально завершается */

$ gdb ch15-abort core.4124 /* Запустить для нее GDB */