Основы программирования в Linux - Нейл Мэтью

(gdb) list

18 /* 18 */  int s = 1;

19 /* 19 */

20 /* 20 */  for(; i < n && s != 0; i++) {

21 /* 21 */   s = 0;

22 /* 22 */   for(j = 0; j < n; j++) {

23 /* 23 */    if(a[j].key > a[j+1].key) {

24 /* 24 */    item t = a[j];

25 /* 25 */    a[j] = a[j+1];

26 /* 26 */    a[j+1] = t;

27 /* 27 */    s++;

(gdb)

В строке 22 задано выполнение цикла до тех пор, пока переменная j меньше n. В данном случае n равна 5, поэтому у j будет последнее значение 4, слишком большое. Значение 4 приводит к сравнению а[4] с а[5] и возможной их перестановке. Единственное решение этой конкретной проблемы — исправить условие завершения цикла на следующее: j < n-1.

Давайте внесем это изменение, назовем новую программу debug4.c, откомпилируем ее и попробуем снова выполнить.

/* 22 */   for(j = 0; j < n-1; j++) {

$ cc -g -o debug4 debug4.с

$ ./debug4

array[0] = {john, 2}

array[1] = {alex, 1}

array[2] = {bill, 3}

array[3] = {neil, 4}

array[4] = {rick, 5}

Программа все еще не работает, поскольку она вывела неверно отсортированный список. Попробуем применить gdb для пошагового выполнения программы.

Установка точек останова

Для обнаружения места сбоя в программе необходимо иметь возможность проследить за тем, что делает программа во время выполнения. Остановить ее в любой момент можно с помощью точек останова. Они останавливают программу и передают управление отладчику. Вы сможете проверить переменные и затем разрешить программе продолжить выполнение.

В функции sort есть два цикла. Внешний цикл с переменной цикла i выполняется для каждого элемента массива один раз. Внутренний или вложенный цикл меняет местами элемент с последующим, расположенным ниже в списке. Это создает эффект всплытия пузырьков, поднимая вверх меньшие элементы. После каждого выполнения внешнего цикла самый большой элемент опускается на дно. Вы можете убедиться в этом, остановив программу на внешнем цикле и просмотрев состояние массива.

Для установки точек останова применяется ряд команд. Их перечень получен отладчиком gdb с помощью команды help breakpoint:

(gdb) help breakpoint

Making program stop at certain points.

List of commands:

awatch -- Set a watchpoint for an expression

break -- Set breakpoint at specified line or function

catch -- Set catchpoints to catch events

clear -- Clear breakpoint at specified line or function

commands -- Set commands to be executed when a breakpoint is hit

condition -- Specify breakpoint number N to break only if COND is true

delete -- Delete some breakpoints or auto-display expressions

delete breakpoints -- Delete some breakpoints or auto-display expressions

delete checkpoint -- Delete a fork/checkpoint (experimental)

delete mem -- Delete memory region

delete tracepoints -- Delete specified tracepoints

disable -- Disable some breakpoints

disable breakpoints -- Disable some breakpoints

disable display -- Disable some expressions to be displayed when program stops

disable mem -- Disable memory region

disable tracepoints -- Disable specified tracepoints

enable -- Enable some breakpoints

enable delete -- Enable breakpoints and delete when hit

enable display -- Enable some expressions to be displayed when program stops

enable mem -- Enable memory region

enable once -- Enable breakpoints for one hit

enable tracepoints -- Enable specified tracepoints

hbreak -- Set a hardware assisted breakpoint

ignore -- Set ignore-count of breakpoint number N to COUNT

rbreak -- Set a breakpoint for all functions matching REGEXP

rwatch -- Set a read watchpoint for an expression

tbreak -- Set a temporary breakpoint

tcatch -- Set temporary catchpoints to catch events

thbreak -- Set a temporary hardware assisted breakpoint

watch -- Set a watchpoint for an expression

Type "help" followed by command name for full documentation.

Type "apropos word" to search for commands related to "word".

Command name abbreviations are allowed if unambiguous.

Установите точку останова в строке 21 и выполните программу:

$ gdb debug4

(gdb) break 21

Breakpoint 1 at 0x8048427: file debug4.c, line 21.

(gdb) run

Starting program: /home/neil/BLP4e/chapter10/debug4

Breakpoint 1, sort (a=0x804a040, n=5) at debug4.c:21

21 /* 21 */    s = 0;

Вы можете вывести значение массива и затем с помощью команды cont разрешить программе продолжить выполнение. Это позволит программе выполняться до тех пор, пока она не натолкнется на следующую точку останова, в нашем случае это снова строка 21. В любой момент времени может быть активно несколько точек останова:

(gdb) print array[0]

$1 = (data = "bill", '' <repeats 4091 times>, key = 3)

Для вывода нескольких последовательных элементов массива можно применить конструкцию @<число>, чтобы заставить gdb вывести указанное количество элементов массива. Для того чтобы вывести все пять элементов, можно использовать следующую команду:

(gdb) print array[0]@5

$2 = {{data = "bill", '' <repeats 4091 times>, key = 3}, {

    data = "neil", '' <repeats 4091 times>, key =4}, {

    data = "john", '' <repeats 4091 times>, key =2}, {

    data = "rick", '' <repeats 4091 times>, key =5}, {

    data = "alex", '' <repeats 4091 times>, key = 1}}

Учтите, что вывод немного подчищен, чтобы его легче было читать. Поскольку это первый проход цикла, массив еще не изменен. Когда вы разрешите программе продолжить выполнение, то увидите последовательные перестройки массива array, происходящие по мере выполнения программы:

(gdb) cont

Continuing.

Breakpoint 1, sort (a=0x8049580, n=4) at debug4.c:21

21 /* 21 */   s = 0;

(gdb) print array[0]@5

$3 = {{data = "bill", '' <repeats 4091 times>, key = 3}, {

    data = "john", '' <repeats 4091 times>, key =2}, {

    data = "neil", '' <repeats 4091 times>, key = 4}, {

    data = "alex", '' <repeats 4091 times>, key =1}, {

    data = "rick", '' <repeats 4091 times>, key =5}}

(gdb)

Можно воспользоваться командой display, чтобы задать в gdb автоматическое отображение массива при каждой остановке программы в точке останова:

(gdb) display array[0]@5

1: array[0]@5 = {{data = "bill", '' <repeats 4091 times>, key = 3}, {

    data = "john", '' <repeats 4091 times>, key = 2}, {

    data = "neil", '' <repeats 4091 times>, key = 4}, {

    data = "alex", '' <repeats 4091 times>, key = 1}, {

    data = "rick", '' <repeats 4091 times>, key, = 5}}

Более того, вы можете изменить точку останова таким образом, что вместо остановки программы она просто отобразит данные, которые вы запросили, и продолжит выполнение. Для этого примените команду commands. Она позволит указать, какие команды отладчика выполнять при попадании в точку останова. Поскольку вы уже указали отображение, вам нужно лишь задать команду в точке останова для продолжения выполнения:

(gdb) commands

Type commands for when breakpoint 1 is hit, one per line.

End with a line saying just "end".

> cont

> end

Теперь, когда вы разрешите программе продолжить выполнение, она продолжается до завершения, выводя значение массива каждый раз, когда оказывается вблизи внешнего цикла.

(gdb) cont

Continuing.

Breakpoint 1, sort (a=0x8049684, n=3) at debug4.c:21

21 /* 21 */    s = 0;

1: array[0]@5 = {{data = "john", '00' <repeats 4091 times>, key = 2}, {

    data = "bill", '00' <repeats 4091 times>, key =3}, {

    data = "alex", '00' <repeats 4091 times>, key =1}, {

    data = "neil", '00' <repeats 4091 times>, key =4}, {

    data = "rick", '00' <repeats 4091 times>, key = 5}}

array[0] = {john, 2}

array[1] = {alex, 1}

array[2] = {bill, 3}

array[3] = {neil, 4}

array[4] = {rick, 5}

Program exited with code 025.

(gdb)

Отладчик gdb сообщает о том, что программа завершается с необычным кодом завершения. Это происходит потому, что программа сама не вызывает exit и не возвращает значение из функции main. Код завершения в данном случае не имеет смысла, значимый код должен предоставляться вызовом функции exit.

Кажется, что программа не выполняет внешний цикл столько раз, сколько ожидалось. Вы можете увидеть, что значение параметра n, используемого в условии завершения цикла, уменьшается при каждом достижении точки останова. Это значит, что цикл не будет выполняться нужное число раз. Дело в уменьшении n в строке 30.

/* 30 */   n--;

Это попытка оптимизировать программу за счет того, что в конце каждого прохода внешнего цикла наибольший, элемент array окажется внизу и поэтому остается меньше элементов для сортировки. Но как видно, это мешает внешнему циклу и создает проблемы. Простейший способ исправления (хотя есть и другие) — удалить ошибочную строку. Давайте проверим, применив отладчик для корректировки, устранило ли такое исправление проблему.

Вставка исправлений с помощью отладчика