Нейл Мэтью - Основы программирования в Linux

Предположим, что ваша система, как и системы обоих авторов, теперь генерирует сообщение о нарушении сегментации памяти. Если нет, читайте дальше. Вы узнаете, что делать, когда одна из ваших программ действительно сгенерирует сообщение о нарушении сегментации. Если вы не получили такого сообщения, но хотите поработать с этим примером во время чтения книги, когда первая из проблем, связанных с доступом к памяти, будет устранена, можно взять программу из файла debug4.c.

(gdb) run

Starting program: /home/neil/BLP4e/chapter10/debug3

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.

0x0804846f in sort (a=0x804a040, n=5) at debug3.c:23

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

(gdb)

Программа, как и прежде, выполняется неверно. Когда программа дает сбой, gdb указывает причину и местонахождение. Теперь вы можете выяснять первопричину проблемы.

В зависимости от ядра вашей системы, версий библиотеки С и компилятора сбой программы может произойти в другом месте, например в строке 25, когда элементы массива меняются местами, а не в строке 23, когда сравниваются поля keyэлементов массива. Если это так, вы увидите следующее сообщение:

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.

0x8000613 in sort (a=0x8001764, n=5) at debug3.c:25

25 /* 25 */ a[j] = a[j+1];

Вы все равно можете продолжать следить за примером сеанса работы gdb, который описывается далее.

Программа была остановлена при выполнении функции sortв строке 23 исходного файла debug3.c. Если при компиляции вы не включили в программу дополнительную отладочную информацию ( cc -g), то не сможете увидеть, где программа дала сбой, и использовать имена переменных для просмотра данных.

Увидеть, как вы добрались до этого места, можно с помощью команды backtrace:

(gdb) backtrace

#0 0x0804846f in sort (a=0x804a040, n=5) at debug3.c:23

#1 0x08048583 in main() at debug3.c:37

(gdb)

Это очень простая программа и трассировка у нее короткая, т.к. вы не вызывали много функций из других функций. Вы только видите, что sortбыла вызвана из mainв строке 37 того же файла debug3.c. Обычно проблема гораздо сложнее, и команда backtraceприменяется для определения маршрута, который привел к месту ошибки. Эта информация очень полезна при отладке функций, вызываемых из множества разных мест.

У команды backtraceесть сокращенная форма btи для совместимости с другими отладчиками есть команда where, выполняющая ту же функцию.

Отладчик вывел данные в момент остановки программы, и в трассировке стека показаны значения аргументов функции.

Функция sortбыла вызвана с параметром а, значение которого 0х804а040. Это адрес массива. Обычно он в различных системах разный и зависит от используемых компилятора и операционной системы.

Сбойная строка 23 — сравнение одного элемента массива с другим:

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

Отладчик можно применять для просмотра содержимого параметров функции, локальных переменных и глобальных данных. Команда printотображает содержимое переменных и других выражений:

(gdb) print j

$1 = 4

Вы видите, что у локальной переменной jзначение 4. Любые значения, выводимые командами gdb, подобными данной, сохраняются для будущего использования в псевдопеременных. В данном случае переменной $1присвоено значение 4, на случай, если она вам позже понадобится. Последующие команды будут сохранять свои результаты в переменных $2, $3и т.д.

Значение переменной j, равное 4, означает, что программа попыталась выполнить оператор

if (а[4].key > а[4+1].key)

У массива array, который вы передали функции sort, только пять элементов, которые пронумерованы от 0 до 4. Поэтому данный оператор считывает несуществующий элемент массива array[5]. Переменная цикла jприняла некорректное значение.

Если ваша программа завершилась в строке 25, система обнаружила чтение за пределами массива, только когда взялась за перестановку элементов массива, выполнив оператор

/* 25 */ а[j] = a[j+1];

который при j, равной 4, дает в результате

а[4] = а[4+1];

Просмотреть элементы передаваемого массива можно, применив выражение в команде print. В программе gdb вы можете использовать почти любое допустимое выражение языка С для вывода значения переменной, элемента массива или указателя.

(gdb) print а[3]

$2 = {data = "alex", '\0' , key = 1}

(gdb)

Отладчик gdb сохраняет результаты выполнения команд в псевдопеременных вида $< номер >. Результат последней команды всегда хранится в псевдопеременной $, а предыдущей — в $$. Это позволяет результат одной команды использовать в другой. Например:

(gdb) print j

$3 = 4

(gdb) print a[$-1].key

$4 = 1

Вы можете в программе gdb вывести на экран исходный текст программы с помощью команды list. Она выводит фрагмент кода, расположенного рядом с текущей позицией. Последующие вызовы listвыведут остальной текст. Команде listможно задать в качестве аргумента имя функции, и команда отобразит фрагмент текста в этом месте программы, или можно указать пару номеров строк, и на экране появится текст программы, находящийся между этими строками.

(gdb) list

18 /* 18 */ int s = 1;

19 /* 19 */

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

21 /* 21 */ s = 0;

22 /* 22 */ for(j = 0; j < n; j++) {

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

24 /* 24 */ item t = a[j];

25 /* 25 */ a[j] = a[j+1];

26 /* 26 */ a[j+1] = t;

27 /* 27 */ s++;

(gdb)

В строке 22 задано выполнение цикла до тех пор, пока переменная jменьше n. В данном случае nравна 5, поэтому у jбудет последнее значение 4, слишком большое. Значение 4 приводит к сравнению а[4]с а[5]и возможной их перестановке. Единственное решение этой конкретной проблемы — исправить условие завершения цикла на следующее: j < n-1.

Давайте внесем это изменение, назовем новую программу debug4.c, откомпилируем ее и попробуем снова выполнить.

/* 22 */ for(j = 0; j < n-1; j++) {

$ cc -g -o debug4 debug4.с

$ ./debug4

array[0] = {john, 2}

array[1] = {alex, 1}

array[2] = {bill, 3}

array[3] = {neil, 4}

array[4] = {rick, 5}

Программа все еще не работает, поскольку она вывела неверно отсортированный список. Попробуем применить gdb для пошагового выполнения программы.

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.