Нейл Мэтью - Основы программирования в Linux

Если мы внесем эту поправку, назвав результат debug3.c, то получим ошибку сегментации в версиях Linux обоих авторов.

/* 2 */ char data[4096];

$ сс -о debug3 debug3.с

$ ./debug3

Segmentation fault

Возможно, что какие-то варианты систем Linux или UNIX все еще не будут выдавать сообщение об ошибке сегментации. Когда стандарт ANSI С утверждает, что поведение не определено, на самом деле он разрешает программе делать все, что угодно. Это выглядит так, как будто мы написали не удовлетворяющую стандартам программу на языке С, и она может демонстрировать очень странное поведение! Как видите, изъян в программе переводит ее в категорию программ с непредсказуемым поведением.

Как мы упоминали ранее, часто, если программа не работает, как ожидалось, неплохо перечитать ее. Предположим, что мы просмотрели программный код примера этой главы и исправили в нем все очевидные ошибки.

Анализ кода — это термин, применяемый для обозначения более формального процесса, в ходе которого группа разработчиков тщательно просматривает несколько сотен строк программного кода, но масштаб не имеет значения, это все равно анализ кода, и он остается очень полезным методом поиска ошибок.

Существуют средства, которые могут помочь в анализе кода, одно из самых очевидных — компилятор. Он сообщит вам о любых имеющихся в вашей программе синтаксических ошибках.

У некоторых компиляторов есть опции, формирующие предупреждения в сомнительных случаях, таких как отсутствие инициализации переменных или применение присваиваний в условиях. Например, компилятор GNU можно запускать со следующими опциями:

gcc -Wall -pedantic -ansi

Они порождают много предупреждений и дополнительных проверок на соответствие стандартам языка С. Рекомендуем взять за правило использование этих опций, особенно Wall. Она генерирует полезную информацию при обнаружении ошибок в программе.

Чуть позже мы кратко обсудим и другие средства, lintи splint. Как и компилятор, они анализируют код и сообщают о фрагментах кода, которые могут быть некорректными.

Оснащение средствами контроля — это вставка в программу кода для сбора дополнительной информации о поведении программы во время ее выполнения. Очень популярна вставка вызовов функции printfдля вывода значений переменных на разных стадиях выполнения программы. Вы можете с пользой для себя добавить несколько вызовов printf, но должны знать о том, что этот процесс повлечет за собой дополнительные редактирование и компиляцию при любом изменении программы и, конечно, вам придется удалить код, когда ошибки будут исправлены.

Здесь могут помочь два метода оснащения средствами контроля. Первый использует препроцессор языка С для выборочного включения кода средств контроля так, что вам нужно только перекомпилировать программу для вставки или удаления отладочного кода. Сделать это можно очень просто, с помощью конструкций, подобных приведенным далее:

#ifdef DEBUG

printf("variable x has value = %d\n", x);

#endif

Вы можете компилировать программу с флагом компилятора -DDEBUGдля определения символического имени DEBUGи включения дополнительного кода и без этого флага — для удаления отладочного кода. Можно создать и более сложный вариант использования пронумерованных отладочных макросов:

#define BASIC_DEBUG 1

#define EXTRA_DEBUG 2

#define SUPER_DEBUG 4

#if (DEBUG & EXTRA_DEBUG)

printf...

#endif

В этом случае вы всегда должны определять макрос DEBUG, но можете настраивать объем отладочной информации или уровень детализации. Флаг компилятора -DDEBUG=5в нашем примере активизирует макросы BASIC_DEBUGи SUPER_DEBUG, но не EXTRA_DEBUG. Флаг DDEBUG=0отключит всю отладочную информацию. С другой стороны, вставка следующих строк устранит необходимость задания в командной строке DEBUG, если отладки не требуется.

#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

Выполните упражнение 10.1.

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

#include

# include

int main() {

#ifdef DEBUG

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

printf("This is line %d of file %s\n", __LINE__, __FILE__);

#endif

printf("hello world\n");

exit(0);

}

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

$ cc -о cinfo -DDEBUG cinfo.c

$ ./cinfo

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 printfс помощью строк формата, т.к. в языке С ANSI смежные строки воспринимаются как одна.

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 -dв 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: