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Linux 调试编译其他工具

其他工具

精通调试代码并不是说学会使用GDB这样的调试器就行了—这只是开端。

为了增强调试技能,初学者程序员最好学会其中的集中调试工具,了解那种工具适合于调试那种程序错误,并识别发生程序错误时使用其中那个工具可以节省时间和精力。

充分利用文本编辑器

最好的调试方法是一开始就不要有编程错误,而简单地充分利用一种支持编程的编辑器就可以达到这个效果。因为:

  • 精通强大的编辑器可以缩短编写代码所需的时间,具有自动缩排、单词补充和全文代码查询等特殊功能的编辑器对程序员是非常有利的;
  • 优秀的编辑器确实可以帮到编码者在编写代码时捕获某些类型的程序错误。

Mark:Makefile中可以使用patsubst关键字来进行文本查找和替换命令。

从vim中调用make非常方便,不需要退出编辑器,直接:make 即可,同时vim可以捕获编译器发出的所有消息,编辑器理解GCC输出内容的语法,知道何时发生编辑器警告或错误。发生错误时可以直接定位到第一个错误,然后使用:cnext或者:cprevious来显示下一个或上一个错误或者警告。

在Vim中可以使用K来查询man页面中的函数。

充分利用编译器

如果说编辑器是对抗程序错误的第一个武器,那么编译器就是第二个武器了,所有编译器都有能力扫描代码并查找常见错误,但是通常必须通过调用适当的选项来启用这种错误检查。

对于GCC而言,如果不适用-Wall,就几乎没有必要使用GCC了,所以任何编译最好都加上-Wall选项。

C语言中的错误报告

C语言中的错误报告是使用名为errno的老式机制完成的。系统与库调用的失败通常是由于设置了名为errno的全局定义整数变量,在大多数GNU/Linux系统上,error是在/usr/include/errno.h上声明的,因此,只要包含了这个头文件,就不必在源代码中声明extern int errno了。

当一个系统或库调用失败时,它将errno设置为一个指示失败类型的值。检查errno的值,并采取适当的动作可以判断错误类型。比如可以使用函数perror或者strerror。

errno可以通过任何库函数或系统调用设置,无论它是成功还是失败。因为即便成功的函数调用能够设置errno,让人不能依赖errno告诉你是否发生了错误。因此使用errno最安全的方式为:

  • 执行对库或者系统函数的调用;
  • 使用函数的返回值判断时候发生了某个错误;
  • 如果发生了某个错误,使用errno确定为什么发生这个错误。

库函数和系统调用的区别

库函数是更高级别的,完全在用户空间里运行,并未程序员提供了更方便的做实际工作的函数接口。

系统调用代表用户以内核模式工作,由操作系统本身的内核提供。

库函数printf看上去类似于一般输出函数,但是它实际上只是格式化你提供给字符串的数据,并用低级系统调用write编写字符串数据,然后将数据发送到一个与终端的标准输出关联的文件中。

更好地使用strace和ltrace

strace跟踪系统调用而ltrace跟踪库调用,这两个使用程序,有时比深度调试代码还快。

静态代码检查器:lint与其衍生

静态代码检查器:扫描代码的工具,不编译代码,仅仅警告错误、可能的错误和与严格C语言编码标准的差距。

衍生版本为splint:该软件的目标是帮助编写大部分有防御性、安全和尽可能少出错的程序,当然,改程序对组成有效代码的内容非常挑剔。

很多程序员将splint没有报告警告看做一种极大的荣誉。当出现这种情况是,代码被声明为无lint的。

调试动态分配的内存

动态分配的内存(Dynamically Allocated Memory, DAM)是程序用malloc和calloc这样的函数从堆中请求的内存。

查找DAM问题分麻烦,分为以下几类:

  • 没有释放动态分配的内存;—内存泄漏
  • 对malloc的调用失败;
  • 想DAM段之外的地址执行读写操作;—访问错误
  • 释放DAM段之后对DAM区域中的内存进行读写操作;—访问错误
  • 对动态内存的同一段调用两次free。—重复释放double free

Electric Fence

Bruce Perens在1988年写的,当EFence链接到代码中时,导致程序在发生下列情况之一时立即发生段错误并转出核心:

  • 在DAM边界之外执行读写操作;
  • 对已经释放的DAM执行读写操作;
  • 对没有指向malloc分配的DAM的指针执行free,包括重复释放的特殊情况。

比如,

1
$ gcc –g3 –Wall –std=c99 test.c –o test_with_efence outOfBound_with_efence  –lefence

and

1
$ gcc –g3 –Wall –std=c99 test.c –o test_with_efence outOfBound_without_efence  -lefence

可以对一个内存泄露但是没有编译失败的程序做测试。

用GNU C库工具调试DAM问题

  • 在调用任何与堆有关的函数钱调用函数mcheck;
  • 使用mtrace函数捕获内存泄露和重复释放;
处无为之事,行不言之教;作而弗始,生而弗有,为而弗恃,功成不居!

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