Debugging

Шаг 1: Linear Search: The Reconstruction

Каждый программист как-то начинал. Разные программисты на начале своего пути учили разные алгоритмы. Посмотрите на следующий фрагмент кода, который пытается осуществить алгоритм линейного поиска. И как это часто бывает - на первый раз чаще всего не выходит.

Вашей задачей на данном этапе будет лишить данную реализацию всех недостатков и показать, почему-таки стоит проходить предмет Основы алгоритмизации и программирования.

#include <stdio.h>

int search(const int[], const int);

int main(){
    int items[] = { 1, 5, 2, 3, 6, 8, 9, 7 };

    printf("Enter item to find: ");
    int find;
    scanf("%d", &find);

    int position = search(items, find);

    printf("Position of %d is %d\n", find, position);

    return 0;
}

int search(const int items[], const int find){
    int idx = 0;
    while(find != items[idx] || idx < sizeof(items)){
        idx++;
    }

    return idx;
}

При компиляции в таком случае нужно использовать параметр -g, который в конечный бинарный файл добавит информацию, нужную для отладки в родном формате операционной системы (stabs, COFF, XCOFF, или DWARF 2). Эти данные может затем дебаггер gdb считать, таким образом, и cgdb.

Параметр -g можно использовать прямо при сборке следующим образом:

gcc -std=c11 -Wall -Werror -g linear.c -lm -o linear

Таким же образом, можно добавить этот параметр в переменную среды CFLAGS, что позволит использование данного параметра при сборке проекта с помощью make. Поэтому проверьте значение данной переменной в файле ~/.bashrc (или ~/.profile - в зависимости от того, каким образов запускается bash у вас).

В случае, если параметр -g в вашей переменной среды CFLAGS отсутствует, добавьте его (затем перезайдите в систему). При этом можно осуществить и временное изменение переменной CFLAGS, введя следующую команду (изменения будут сброшены при следующем запуске):

export CFLAGS="$CFLAGS -g"

При компиляции программы должна была возникнуть следующая ошибка (при этом есть вероятность, что старые версии компилятора данную ошибку даже не заметят):

linear.c: In function ‘search’:
linear.c:21:45: error: ‘sizeof’ on array function parameter ‘items’ will return size of ‘const int *’ [-Werror=sizeof-array-argument]
     while(find != items[idx] || idx < sizeof(items)){
                                             ^
linear.c:19:22: note: declared here
 int search(const int items[], const int find){
                      ^~~~~
cc1: all warnings being treated as errors

После компиляции программы с параметром -g программу в утилите cgdb запустите командой (linear - название вашего исполнительного файла после компиляции):

cgdb linear

• После запуска программы экран делится на две части:
  • Окно с кодом программы (верхняя часть программы)
  • GDB окно (нижняя часть экрана)
• Утилита ориентирована главным образом на пользователей редактора ViM, так что комбинации некоторых клавиш им будут очень знакомы.
• Если хотите перенести фокус на окно с кодом, нажмите на клавишу ESC. Так вы также перейдёте в CGDB режим. Если наоборот хотите перевести фокус на GDB окно, нажмите на клавишу i. Так вы также перейдёте в GDB режим.
• В случае, если вам не подходит размещение окон и, главным образом, их размер, из CGDB режима возможно менять размер окон с помощью клавиш - и =.
• В режиме CGDB вы можете проходить по коду программы с помощью стрелочек или другими способами, известными вам из VIM.
• В случае, если на определённой строке вы ходите добавить точку остановки (breakpoint), нажмите SPACE, находясь на нём. Тем же нажатием можно breakpoint убрать.
• Программу можно запустить из режима CGDB нажатием клавиши F5. В случае, если на какой-то строке будет breakpoint, исполнение программы остановится на соответствующей строке. Начиная с этого момента, программу можно выполнять построчно (строка за строкой), исследуя состояние и значения отдельных переменных.
• Если ваша программа использует стандартные ввод или вывод, в cgdb нужно включить так называемый TTY режим. Это можно сделать, находясь в CGDB режиме нажатием клавиши T. Таким образом, если вам нужно что-то ввести в программу из клавиатуры, это можно сделать через вид TTY.

• Если вы хотите в программе один шаг, нажмите на F8. В любой момент вы можете перейти в окно gdb и выписать значение любой переменной в настоящей области видимости с помощью команды (VARNAME - имя переменной, значение которой вы хотите отследить):

print VARNAME

• Если вы не хотите постоянно вводить print для изображения переменной, в таком случае можно создать список переменных, которых будут отображаться после каждой остановки программы. Данное действием можно осуществить с помощью (VARNAME - имя переменной, значение которой вы хотите отследить):

display VARNAME

• Каждой так выписываемой переменной присуждается ID (VARNUMBER), руководствуясь которым можно впоследствии данную переменную из списка для вывода исключить:

undisplay VARNUMBER

• Если ваша программа остановилась на breakpoint-e и вы бы хотели продолжить её выполнение, можно нажать на F6. Программа таким образом продолжит свою работу, останавливаясь на любом breakpoint-е по пути.
• Debugger можно запустить в отдельном окне, а в другом окне иметь редактор. После компиляции и новом запуске в cgdb произойдёт обновление. Если вы хотите обновить программу вручную ещё перед её запуском, в режиме GDB напишите программу update.

Список отдельных команд и комбинаций клавиш для cgdb находится в следующей таблице. Для полного списка команд для cgdb перейдите к мануалу к cgdb.