Linux программирование в примерах
вернуться

Роббинс Арнольд
Шрифт:

15.5. Отладочные инструменты

Помимо GDB и различных ловушек в исходном коде, которые вы используете для общей отладки, имеется ряд полезных пакетов, которые могут помочь обнаружить определенные разновидности проблем. Поскольку управление динамической памятью является в крупномасштабных программах такой трудной задачей, многие инструменты фокусируются на этой области, часто действуя в качестве замещающих

malloc
и
free
элементов

Имеются коммерческие инструменты, которые делают множество (или все) из тех вещей, что и описываемые нами программы, но не все они доступны для GNU/Linux, а многие довольно дороги. Все пакеты, обсуждающиеся в данном разделе, являются свободно доступными.

15.5.1. Библиотека

dbug
— усовершенствованный
printf

Первым пакетом, который мы исследуем, является библиотека

dbug
. Она основана на идее условно компилируемого отладочного кода, которую мы представили ранее в данной главе, но идет намного дальше, предоставляя сравнительно сложную трассировку времени исполнения и условный вывод отладки. Она реализует многие из описанных нами советов, избавляя вас от хлопот по собственной их реализации.

Библиотека

dbug
, написанная Фредом Фишем (Fred Fish) в начале 1980-х, была с тех пор несколько усовершенствована. Теперь она явным образом является общим достоянием, поэтому ее можно использовать без всяких проблем как в свободном, так и частном программном обеспечении. Она доступна через архив FTP Фреда Фиша [175] как в виде сжатого файла tar, так и в виде архива ZIP. Документация хорошо резюмирует
dbug
:

dbug
является примером внутреннего отладчика. Поскольку она требует внутренней поддержки программы и ее использование не зависит от каких бы то ни было особых возможностей среды исполнения, она всегда доступна и будет выполняться в любом окружении, в котором будет выполняться сама программа. Вдобавок, поскольку это законченный пакет с особым интерфейсом пользователя, все программы, которые ее используют, будут иметь сходные возможности отладки. Это резко контрастирует с другими формами внутренней поддержки, где у каждого разработчика своя собственная, обычно менее квалифицированная, форма внутреннего отладчика...

Пакет

dbug
лишь незначительно снижает скорость выполнения программ, обычно значительно менее 10%, и немного увеличивает их размеры, обычно от 10 до 20%. Определив особый идентификатор препроцессора С, можно снизить оба этих показателя до нуля без необходимости изменений в исходном коде.

Следующий список является кратким изложением возможностей пакета

dbug
. Каждую возможность можно отдельно включать или отключать во время запуска программы, указав соответствующие аргументы командной строки.

• Трассировка исполнения, отображающая уровень потока управления полуграфическим способом с использованием отступов, обозначающих глубину вложения

• Вывод значений всех или любого набора ключевых внутренних переменных.

• Ограничение действий определенным набором указанных функций.

• Ограничение трассировки функций указанной глубиной вложения.

• Пометку каждой выводимой строки названием исходного файла и номером строки.

• Пометку каждой выводимой строки названием текущего процесса.

• Сохранение в стеке или восстановление состояния отладки для обеспечения исполнения со встроенными значениями по умолчанию для отладки.

• Перенаправление потока вывода отладки в стандартный вывод (

stdout
) или указанный файл. По умолчанию поток вывода направляется в стандартную ошибку (
stderr
). Механизм перенаправления полностью независим от обычного перенаправления командной строки, чтобы избежать конфликтов вывода.

175

ftp://ftp.ninemoons.corn/pub/dbug/
— Примеч. автора.

Пакет

dbug
требует от вас использования определенного порядка при написании своего кода. В частности, нужно использовать его макросы при возвращении из функции или вызове
setjmp
и
longjmp
. Нужно добавлять один вызов макроса в качестве первого исполняемого оператора каждой функции и вызвать несколько дополнительных макросов из
main
. Наконец, нужно добавить отладочную опцию командной строки, по соглашению, это
– #
, которая редко используется в качестве действительной опции, если вообще используется. В обмен на дополнительную работу вы получаете все только что очерченные преимущества. Давайте взглянем на пример в руководстве:

1 #include <stdio.h>

2 #include "dbug.h"

3

4 int

5 main(argc, argv)

6 int argc;

7 char *argv[];

8 {

9 register int result, ix;

10 extern int factorial, atoi;

11

12 DBUG_ENTER("main");

13 DBUG_PROCESS(argv[0]);

14 DBUG_PUSH_ENV("DBUG");

15 for (ix = 1; ix < argc && argv[ix][0] == '-'; ix++) {

16 switch (argv[ix][1]) {

17 case '#':

18 DBUG_PUSH(&(argv[ix][2]));

19 break;

20 }

21 }

22 for (; ix < argc; ix++) {

23 DBUG_PRINT("args", ("argv[%d] = %s", ix, argv[ix]));

24 result = factorial(atoi(argv(ixj));

25 printf("%d\n", result);

26 fflush(stdout);

27 }

28 DBUG_RETURN(0);

29 }

Эта программа иллюстрирует большинство важных моментов. Макрос

DBUG_ENTER
(строка 12) должен быть вызван после объявлений переменных и перед любым другим кодом. (Это потому, что он сам объявляет несколько частных переменных. [176] )

Макрос

DBUG_PROCESS
(строка 13) устанавливает имя программы, главным образом, для использования в выводимых библиотекой сообщениях. Этот макрос должен вызываться лишь однажды, из
main
.

176

В C99, который допускает смешивание объявлений переменных с исполняемым кодом, это составляет меньшую проблему, но помните, что этот пакет был разработан для K&R С — Примеч. автора.

Макрос

DBUG_PUSH_ENV
(строка 14) заставляет библиотеку проверить указанную переменную окружения (в данном случае
DBUG
) на предмет управляющей строки (Управляющие строки
dbug
вскоре будут рассмотрены.) Библиотека может, сохранив свое текущее состояние и использовав новое, создавать стек сохраненных состояний. Таким образом, этот макрос помещает в стек сохраненных состояний полученное от данной переменной окружения состояние. В данном примере использован случай, когда макрос создает первоначальное состояние. Если такой переменной окружения нет, ничего не происходит. (В качестве отступления,
DBUG
является довольно общей переменной, возможно,
GAWK_DBUG
было бы лучше [для
gawk
].)