Основы программирования в Linux - Мэтью Нейл

#ifndef DEBUG

#define DEBUG 0

#endif

Несколько макросов, определенных препроцессором С, могут предоставить отладочную информацию. Эти макросы раскрываются для предоставления сведений о текущей компиляции (табл. 10.1).

Обратите внимание на то, что приведенные символические имена начинаются и заканчиваются двумя символами подчеркивания. Это стандартное правило для символических имен препроцессора, и вы должны аккуратно выбирать идентификаторы, чтобы избежать конфликтов. Термин "текущие" в предыдущих описаниях указывает на момент выполнения препроцессорной обработки, т.е. время и дата запуска компилятора и обработки файла.

Таблица 10.1

Макрос Описание __LINE__ Десятичная константа, предоставляющая номер текущей строки __FILE__ Строка, предоставляющая имя текущего файла __DATE__ Строка в форме "ммм дд гггг", текущая дата __TIME__ Строка в форме "чч:мм:сс", текущее время

Выполните упражнение 10.1.

Упражнение 10.1. Отладочная информация

Далее приведена программа cinfo.c, которая выводит дату и время компиляции, если включен режим отладки.

#include <stdio.h>

# include <stdlib.h>

int main() {

#ifdef DEBUG

 printf("Compiled: " __DATE__ " at " __TIME__ "n");

 printf("This is line %d of file %sn", __LINE__, __FILE__);

#endif

 printf("hello worldn");

 exit(0);

}

Когда вы откомпилируете эту программу с включенным режимом отладки (используя флаг -DDEBUG), то увидите следующие сведения о компиляции:

$ <b>cc -о cinfo -DDEBUG cinfo.c </b>

$ <b>./cinfo</b>

Compiled: Jun 30 2007 at 22:58:43

This is line 8 of file cinfo.c

hello world

$

Как это работает

Препроцессор С, часть компилятора, отслеживает текущую строку и текущий файл во время компиляции. Он подставляет текущие (времени компиляции) значения этих переменных везде, где обнаруживает символические имена __LINE__ и __FILE__. Дата и время компиляции становятся доступными аналогичным образом.

Поскольку __DATE__ и __TIME__ — строки, вы можете объединить их в функции printf с помощью строк формата, т.к. в языке С ANSI смежные строки воспринимаются как одна.

Отладка без перекомпиляции

Прежде чем двигаться дальше, стоит отметить, что существует способ применения функции printf, позволяющий отлаживать программу без применения метода #ifdef DEBUG, требующего перекомпиляции программы перед ее использованием.

Метод заключается во вставке глобальной переменной как флага отладки, разрешении опции -d в командной строке, которая дает возможность пользователю включить отладку даже после того, как программа была введена в эксплуатацию, и включении функции мониторинга процесса отладки. Теперь можно вкраплять в код программы строки, подобные следующим:

if (debug) {

 sprintf(msg, ...)

 write_debug(msg)

}

Записывать вывод отладки следует в стандартный поток ошибок stderr или, если это не годится из-за характера программы, используйте возможности мониторинга, предоставляемые функцией syslog.

Если вы вставляете в программу подобную трассировку для решения проблем, возникающих на этапе разработки, просто оставьте этот код в программе. Если вы будете чуть внимательнее, чем всегда, такой подход не вызовет никаких проблем. Выигрыш проявится, когда программа будет введена в эксплуатацию; если пользователи обнаружат проблему, они смогут выполнить программу в режиме отладки и диагностировать ошибки для вас. Вместо известия о том, что программа выдает сообщение о нарушении сегментации, они смогут написать, что конкретно делает программа в ходе выполнения, а не только описать свои действия. Разница может оказаться огромной.

У этого метода есть явный недостаток: программа становится больше, чем должна быть. В большинстве случаев это, скорее, мнимая проблема, чем реальная. Программа может стать на 20–30% больше, но чаще всего это не оказывает никакого существенного влияния на ее производительность. Снижение производительности наступает при увеличении размера на несколько порядков, а не на небольшую величину.

Контролируемое выполнение

Вернемся к примеру программы. У вас есть ошибка. Вы можете изменить программу, вставив в нее дополнительный код для вывода значений переменных по мере выполнения программы, или применить отладчик для контроля над выполнением программы и просмотра ее состояния в ходе выполнения.

В коммерческих UNIX-системах есть ряд отладчиков, набор которых зависит от поставщика системы. Наиболее распространенные — adb, sdb, idebug и dbx. Более сложные отладчики позволяют просматривать с некоторой степенью детализации состояние программы на уровне исходного кода. Именно к таким относится отладчик GNU, gdb, который может применяться в системах Linux и многих вариантах UNIX. Существуют и внешние интерфейсы (или программы-клиенты) для gdb, делающие его более удобным для пользователя; к таким программам относятся xxgdb, KDbg и ddd. Некоторые IDE, например, те, с которыми вы познакомились в главе 9, также предоставляют средства отладки или внешний интерфейс для gdb. У редактора Emacs даже есть средство (gdb-mode), позволяющее запускать gdb в вашей программе, устанавливать точки останова и построчно просматривать выполнение исходного кода.

Для подготовки программы к отладке необходимо откомпилировать ее с одной или несколькими специальными опциями. Эти опции заставляют компилятор вставлять в программу дополнительную отладочную информацию. Она включает в себя идентификаторы и номера строк — сведения, которые отладчик может использовать, чтобы показать пользователю, до какого места в исходном программном коде дошло выполнение.

Флаг -g — один из обычно применяемых при компиляции программы с последующей отладкой. Вы должны указывать его при компиляции всех исходных файлов, которые нуждаются в отладке, а также для компоновщика, чтобы могли применяться специальные версии стандартной библиотеки С, обеспечивающие поддержку режима отладки в библиотечных функциях. Программа компилятора передаст флаг компоновщику автоматически. Отладка может применяться и с библиотеками, не откомпилированными для этой цели, но с меньшей гибкостью.