Основы программирования в Linux - Нейл Мэтью

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

Вы уже видели, что можно применять отладчик для установки точек останова и просмотра значений переменных. Применив точки останова с заданными действиями, можно проверить исправление, называемое "заплатой", перед тем, как изменять текст программы и выполнять ее повторную компиляцию. В данном случае нужно остановить программу в строке 30 и увеличить переменную n. В дальнейшем, когда строка 30 выполнится, значение останется неизменным.

Давайте перезапустим программу с самого начала. Прежде всего вы должны удалить вашу точку останова и отладочный вывод. С помощью команды info можно увидеть, какие точки останова и какой вывод вы включили:

(gdb) info display

Auto-display expressions now in effect:

Num Enb Expression

1: y array[0]@5 (gdb) info break

Num Type       Disp Enb Address    What

1   breakpoint keep y   0x08048427 in sort at debug4.c:21

    breakpoint already hit 3 times

    cont

Вы можете либо отключить эти точки останова, либо удалить их совсем. Если их отключить, у вас останется возможность включить их позже, когда понадобится.

(gdb) disable break 1

(gdb) disable display 1

(gdb) break 30

Breakpoint 2 at 0x8048545: file debug4.c, line 30.

(gdb) commands 2

Type commands for when breakpoint 2 is hit, one per line.

End with a line saying just "end".

>set variable n = n+1

>cont

>end

(gdb) run

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

Breakpoint 2, sort (a=0x804a040, n=5) at debug4.c:30

30 /* 30 */   n--;

Breakpoint 2, sort (a=0x804a040, n=5) at debug4.c:30

30 /* 30 */   n--;

Breakpoint 2, sort (a=0x804a040, n=5) at debug4.c:30

30 /* 30 */   n--;

Breakpoint 2, sort (a=0x804a040, n=5) at debug4.c:30

30 /* 30 */   n--;

Breakpoint 2, sort (a=0x804a040, n=5) at debug4.c:30

30 /* 30 */   n--;

array[0] = {alex, 1}

array[1] = {john, 2}

array[2] = {bill, 3}

array[3] = {neil, 4}

array[4] = {rick, 5}

Program exited with code 025.

(gdb)

Программа выполняется полностью и выводит корректный результат. Теперь можно внести изменения и переходить к тестированию ее с большим объемом данных.

Дополнительные сведения о gdb

Отладчик проекта GNU — исключительно мощный инструмент, способный снабжать множеством сведений о внутреннем состоянии выполняющихся программ. В системах, поддерживающих средство аппаратно устанавливаемых контрольных точек, можно применять gdb для наблюдения за изменениями переменных в режиме реального времени. Аппаратно устанавливаемые контрольные точки — это функция некоторых ЦПУ; такие процессоры способны автоматически останавливаться при возникновении определенных условий, обычно доступе к памяти в заданной области. Кроме того, gdb может следить (watch) за выражениями. Это означает, что с потерей производительности gdb может остановить программу, когда выражение принимает конкретное значение, независимо от того, в каком месте программы выполнялось вычисление.

Точки останова можно устанавливать со счетчиками и условиями, так что они включаются только после фиксированного числа проходов или при выполнении условия.

Отладчик gdb также способен подключаться к уже выполняющимся программам. Это очень полезно при отладке клиент-серверных систем, поскольку вы сможете отлаживать некорректно ведущий себя серверный процесс во время выполнения без необходимости останавливать и перезапускать его. Можно компилировать программы, например, с помощью строки gcc -O -g, чтобы получить преимущества от применения оптимизации и отладочной информации. Недостаток заключается в том, что оптимизация может слегка переупорядочить текст программы, поэтому, когда вы будете выполнять программу в пошаговом режиме, может оказаться, что вы "скачете вперед и назад" по строкам, чтобы добиться того эффекта, что и в первоначальном тексте программы.

Отладчик gdb можно также применять для отладки аварийно завершившихся программ. Системы Linux и UNIX при аварийном завершении программы часто создают дамп ядра в файле с именем core. Это отображение карты памяти программы, которое содержит значения глобальных переменных в момент возникновения сбоя. Вы сможете использовать gdb для того, чтобы определить место в программе, вызвавшее аварийное завершение. Дополнительную информацию см. в интерактивном справочном руководстве к gdb.

Отладчик gdb доступен в соответствии с требованиями Общедоступной лицензии проекта GNU и его поддерживает большинство систем UNIX. Мы настоятельно рекомендуем вам, как следует изучить его.

Дополнительные средства отладки

Помимо полнофункциональных отладчиков, таких как gdb, Linux-системы обычно предоставляют и другие средства, которые можно применять для поддержки процесса отладки. Некоторые из них снабжают статической информацией о программе, другие обеспечивают динамический анализ.

Статический анализ предоставляет сведения только об исходном тексте программы. Программы ctags, cxref и cflow работают с исходными файлами и предлагают полезные данные о вызовах функций и их месте в программе.

Динамический анализ предоставляет информацию о том, как программа ведёт себя во время выполнения. Программы prof и gprof предлагают сведения о том, какие функции были выполнены, и сколько времени заняло их выполнение,

Давайте рассмотрим некоторые из этих средств и их вывод. Не все они будут доступны во всех системах, хотя у многих из этих средств есть свободно распространяемые версии.

Lint удаление ошибок из ваших программ

Первые системы UNIX предоставляли утилиту lint. Эта программа по существу — препроцессор компилятора С со вставленными тестами, обеспечивающими некоторые проверки с точки зрения здравого смысла и вывод предупреждений. Среди прочего она обнаруживает случаи применения переменных до того, как им было присвоено значение, или случаи неиспользования аргументов функций.

Более современные компиляторы C могут ценой производительности времени компиляции формировать аналогичные предупреждения. Утилиту lint, как таковую, обогнала стандартизация языка С. Поскольку средство основывалось на раннем компиляторе С, оно совсем не справляется с синтаксисом ANSI. Есть несколько коммерческих версий lint для UNIX и одна версия в Интернете для Linux, названная splint. Она известна под именем LClint, как часть проекта MIT (Massachusetts Institute of Technology, Массачусетский технологический институт), занимающегося разработкой средств формального описания. splint, средство подобное lint, может предоставлять полезные обзорные комментарии к программному коду. Найти splint можно по адресу http://www.splint.org.

Далее приведена первоначальная версия (debug0.c) программы-примера, которую вы уже отладили.

/*  1 */ typedef struct {

/*  2 */  char *data;

/*  3 */  int key;

/*  4 */ } item;

/*  5 */

/*  6 */ item array[j] = {

/*  7 */  {"bill", 3},

/*  8 */  {"neil", 4},

/*  9 */  {"john", 2},

/* 10 */  {"rick", 5},

/* 11 */  {"alex", 1},

/* 12 */ };

/* 13 */

/* 14 */ sort(a, n)

/* 15 */ item *a;

/* 16 */ {

/* 17 */  int i = 0, j = 0;

/* 18 */  int s;

/* 19 */

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

/* 21 */   s = 0;

/* 22 */   for(j = 0; j < n; j++) {

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

/* 24 */     item t = a[j];

/* 25 */     a[j] = a[j+1];

/* 26 */     a[j+1] = t;

/* 27 */     s++;

/* 28 */    }

/* 29 */   }

/* 30 */   n--;

/* 31 */  }

/* 32 */ }

/* 33 */

/* 34 */ main()

/* 35 */ {

/* 36 */  sort(array,5);

/* 37 */ }

В этой версии есть проблема в строке 20, где вместо предполагаемого оператора && применяется оператор &. Далее приведен отредактированный пример вывода splint, выполненной с этой версией программы. Обратите внимание на то, как она обнаруживает проблемы в строке 20 — тот факт, что вы не инициализировали переменную s и что возможны проблемы с условием из-за некорректного оператора.