Арнольд Роббинс - Linux программирование в примерах

• Название: Linux программирование в примерах
• Автор: Арнольд Роббинс
• Издательство: Кудиц-Образ
• Жанр: Программное обеспечение
• Год: 2005
• ISBN: 5-9579-0059-1

В книге рассмотрены вопросы, связанные с программированием под Linux: файловый ввод/вывод, метаданные файлов, основы управления памятью, процессы и сигналы, пользователи и группы, вопросы интернационализации и локализации, сортировка, поиск и многие другие. Много внимания уделено средствам отладки, доступным под GNU Linux. Все темы иллюстрируются примерами кода, взятого из V7 UNIX и GNU. Эта книга может быть полезна любому, кто интересуется программированием под Linux.

---

Вывести содержимое памяти можно с использованием команды print. GDB распознает синтаксис выражений С, что упрощает и делает естественным проверку структур, на которые ссылаются указатели:

(gdb) print *save /* Вывести структуру, на которую указывает save */

$1 = {sub = {nodep = {l = {lptr = 0x8095250, param_name = 0x8095250 "pR\t\b",

 l1 = 134828624}, r = {rptr = 0x0, pptr = 0, preg = 0x0,

 hd = 0x0, av = 0x0, r_ent =0}, x = {extra = 0x0, x1 = 0,

 param_list = 0x0},

 name = 0x0, number = 1, reflags = 0}, val = {

 fltnum = 6.6614191194446594e-316, sp = 0x0, slen = 0, sref = 1,

 idx = 0}, hash = {next = 0x8095250, name = 0x0, length = 0, value = 0x0,

 ref = 1}}, type = Node_expression_list, flags = 1}

В заключение, команда cont (continue — продолжить) дает возможность продолжить выполнение программы. Она будет выполняться до следующей контрольной точки или до нормального завершения, если других контрольных точек нет. Этот пример продолжается с того места, на котором остановился предыдущий:

1520 for (numnodes = 0; tree != NULL; tree = tree->rnode)

(gdb) cont /* Продолжить *!

Continuing.

hello, world

Program exited normally. /* Сообщение от GDB */

(gdb) quit /* Выйти из отладчика */

Отслеживаемая точка (watchpoint) подобна контрольной точке, но используется для данных, а не для кода. Отслеживаемые точки устанавливаются для переменной (или поля структуры или объединения или элемента массива), при их изменении GDB посылает уведомления. GDB проверяет значение отслеживаемой точки по мере пошагового исполнения программы и останавливается при изменении значения. Например, переменная do_lint_old в gawk равна true, когда была использована опция --lint_old. Эта переменная устанавливается в true функцией getopt_long(). (Мы рассмотрели getopt_long() в разделе 2.1.2 «Длинные опции GNU»). В файле main.c программы gawk:

int do_lint_old = FALSE;

 /* предупредить о материале, не имевшейся в V7 awk */

...

static const struct option optab[] = {

 ...

 { "lint-old", no_argument, &do_lint_old, 1 },

 ...

};

Вот пример сеанса, показывающего отслеживаемую точку в действии:

$ gdb gawk /* Запустить GDB с gawk */

GNU gdb 5.3

...

(gdb) watch do_lint_old

 /* Установить отслеживаемую точку для переменной */

Hardware watchpoint 1: do_lint_old

(gdb) run --lint-old 'BEGIN { print "hello, world" }'

 /* Запустить программу */

Starting program: /home/arnold/Gnu/gawk/gawk-3.1.4/gawk —lint-old

'BEGIN { print "hello, world" }'

Hardware watchpoint 1: do_lint_old

Hardware watchpoint 1: do_lint_old

Hardware watchpoint 1: do_lint_old

 /* Проверка отслеживаемой точки при работе программы */

Hardware watchpoint 1: do_lint_old

Hardware watchpoint 1: do_lint_old

Old value = 0 /* Отслеживаемая точка останавливает программу */

New value = 1

0x420c4219 in _getopt_internal() from /lib/i686/libc.so.6

(gdb) where /* Трассировка стека */

#0 0x420c4219 in _getopt_internal() from /lib/i686/libc.so.6

#1 0x420c4e83 in getopt_long() from /lib/i686/libc.so.6

#2 0x080683a1 in main (argc=3, argv=0xbffff8a4) at main.c:293

#3 0x420158d4 in __libc_start_main() from /lib/i686/libc.so.6

(gdb) quit /* На данный момент мы закончили */

The program is running. Exit anyway? (y or n) y /* Да */

GDB может делать гораздо больше, чем мы здесь показали. Хотя руководство GDB большое, его стоит прочесть целиком хотя бы один раз, чтобы ознакомиться с его командами и возможностями. После этого, возможно, будет достаточно просмотреть файл NEWS в каждом новом дистрибутиве GDB, чтобы узнать, что нового или что изменилось.

Стоит также распечатать справочную карточку GDB, которая поставляется в дистрибутиве GDB в файле gdb/doc/refcard.tex. Создать печатную версию справочной карточки для PostScript после извлечения исходника и запуска configure можно с помощью следующих команд:

$ cd gdb/doc /* Перейти о подкаталог doc */

$ make refcard.ps /* Отформатировать справочную карточку */

Предполагается, что справочная карточка будет распечатана с двух сторон листа бумаги 8,5×11 дюймов[168] (размер «letter») в горизонтальном (landscape) формате. В ней на шести колонках предоставлена сводка наиболее полезных команд GDB. Мы рекомендуем распечатать ее и поместить под своей клавиатурой при работе с GDB.

15.4. Программирование для отладки

Имеется множество методик для упрощения отладки исходного кода, от простых до сложных. В данном разделе мы рассмотрим ряд из них.

15.4.1. Код отладки времени компилирования

Несколько методик относятся к самому исходному коду.

15.4.1.1. Использование отладочных макросов

Возможно, простейшей методикой времени компилирования является использование препроцессора для создания условно компилируемого кода. Например:

#ifdef DEBUG

fprintf(stderr, "myvar = %d\n", myvar);

fflush(stderr);

#endif /* DEBUG */

Добавление -DDEBUG к командной строке компилятора вызывает fprintf() при выполнении программы.

Рекомендация: сообщения отладки посылайте в stderr, чтобы они не были потеряны в канале и чтобы их можно было перехватить при помощи перенаправления ввода/вывода. Убедитесь, что использовали fflush(), чтобы сообщения были выведены как можно скорее

ЗАМЕЧАНИЕ. Идентификатор DEBUG, хотя он и очевидный, также часто злоупотребляется. Лучшей мыслью является использование специфического для вашей программы идентификатора, такого как MYAPPDEBUG. Можно даже использовать различные идентификаторы для отладки кода в различных частях программы, таких, как файловый ввод/вывод, верификация данных, управление памятью и т.д.

Разбрасывание больших количеств операторов #ifdef по всему коду быстро становится утомительным. Большое количество #ifdef скрывают также логику программы. Должен быть лучший способ, и в самом деле, часто используется методика с условным определением специального макроса для вывода:

/* МЕТОДИКА 1 --- обычно используемая, но не рекомендуемая, см. текст */

/* В заголовочном файле приложения: */ #ifdef MYAPPDEBUG

#define DPRINT0(msg) fprintf(stderr, msg)

#define DPRINT1(msg, v1) fprintf(stderr, msg, v1)

#define DPRINT2(msg, v1, v2) fprintf(stderr, msg, v1, v2)

#define DPRINT3(msg, v1, v2, v3) fprintf(stderr, msg, v1, v2, v3)

#else /* ! MYAPPDEBUG */

#define DPRINT0(msg)

#define DPRINT1(msg, v1)

#define DPRINT2(msg, v1, v2)

#define DPRINT3(msg, v1, v2, v3)

#endif /* ! MYAPPDEBUG */

/* В исходном файле приложения: */

DPRINT1("myvar = %d\n", myvar);

...

DPRINT2("v1 = %d, v2 = %f\n", v1, v2);

Имеется несколько макросов, по одному на каждый имеющийся аргумент, число которых определяете вы сами. Когда определен MYAPPDEBUG, вызовы макросов DPRINTx() развертываются в вызовы fprintf(). Когда MYAPPDEBUG не определен, эти вызовы развертываются в ничто. (Так, в сущности, работает assert(); мы описали assert() в разделе 12.1 «Операторы проверки: assert()».)

Эта методика работает; мы сами ее использовали и видели, как ее рекомендуют в учебниках. Однако, она может быть усовершенствована и дальше с уменьшением количества макросов до одного:

/* МЕТОДИКА 2 --- наиболее переносима; рекомендуется */

/* В заголовочном файле приложения: */

#ifdef MYAPPDEBUG

#define DPRINT(stuff) fprintf stuff

#else

#define DPRINT(stuff)

#endif

/* В исходном файле приложения: */

DPRINT((stderr, "myvar = %d\n", myvar));

 /* Обратите внимание на двойные скобки */

Обратите внимание на то, как макрос извлекается с двумя наборами скобок! Поместив весь список аргументов для fprintf() в один аргумент, вам больше не нужно определять произвольное число отладочных макросов.

Если вы используете компилятор, удовлетворяющий стандарту С 1999 г., у вас есть дополнительный выбор, который дает наиболее чистый отладочный код:

/* МЕТОДИКА 3 --- самая чистая, но только для C99 */

/* В заголовочном файле приложения: */

#ifdef MYAPPDEBUG

#define DPRINT(mesg, ...) fprintf(stderr, mesg, __VA_ARGS__)

#else

#define DPRINT(mesg, ...)

#endif

/* В исходном файле приложения: */

DPRINT("myvar = %d\n", myvar);

DPRINT("v1 = %d, v2 = %f\n", v1, v2);

Стандарт С 1999 г. предусматривает варьирующий макрос (variadic macros); т.е. макрос, который может принимать переменное число аргументов. (Это похоже на варьирующую функцию, наподобие printf()). В макроопределении три точки '...' означают, что будет ноль или более аргументов. В теле макроса специальный идентификатор __VA_ARGS__ замещается предусмотренными аргументами, сколько бы их ни было.