Книга: Основы программирования в Linux

Установка точек останова

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.

Оглавление книги