Linux环境下的C/C++基础调试技术1——初步了解
1.调试技术的几个准则
惊喜准则：找到错误是一种惊喜，心理上不要畏惧而是要怀着感恩的心去面对。
从小处开始准则：刚开始测试的使用从小处着手，暂时不涉及边界数据，虽然这样可能会掩盖一些Bug，但是这样或许能查到最主要的Bug，例如你的程序包含了一个巨大的循环体，最容易发现的Bug在第一个循环或第二次循环执行的时候。
自顶向下准则：优先选择step over而不是step into，以节省时间。
Segmentation Fault准则：出现段错误时，第一个想到的不应该是printf而是Debugger，因为在调试器中你能看到你的哪一行代码导致了错误，更重要的是你可以通过backtrace等工具得到更多有用的信息。
折半查找准则：在寻找bug时可以充分利用编辑器等工具来进行折半查找，具体在后边有例子说明。
2.Linux下代码调试工具
主要使用的GDB，以及基于GDB的图形化工具，如DDD或eclipse，选择上看个人习惯了。
命令行式的GDB启动较快，可以在ssh终端下使用，操作简洁，并且在调试GUI程序时不会崩溃，但较之图形化则在单步调试或设置断点时非常不方便。
当然你可以使用Vim等编辑器的插件或者补丁（clewn or vimGDB）来弥补这一缺憾，并且在GDB6.1以上的版本你可以使用GDB -tui这个模式（或者在GDB的命令行模式下按CTRL-x-a）打开一个类似于图形界面的文本界面模式，在这个界面中你可以使用上下键查看源代码（CTRL-P 和 CTRL-N完成输入过的命令的查看）.
或者你还可以使用cGDB这个工具（很庆幸这个项目在停止了三年后又有人开始维护了），这个工具是将GDB用curses包装了一下，提供了一些很好用的feature（Esc和i键在代码和命令框间切换；在代码框中支持vim型的操作；在命令框中支持tab键补全命令；在移动到想加入断点的行（行号为高亮白色）直接用空格键，设定好后行号会变红；）。另外，在调试C-S程序时推荐使用eclipse。
在本文中，重点介绍ddd的操作，因为这个工具即结合了GDB命令行和图形界面的操作。其余请参阅各个工具的手册。
3.GDB命令行最基本操作
程序启动：
A.冷启动
gdb program e.g., gdb ./cs
gdb –p pid e.g., gdb –p `pidof cs`
gdb program core e.g., gdb ./cs core.xxx
B.热启动
(gdb) attach pid e.g., (gdb) attach 2313
C.传入命令行参数
gdb program --args arglist
(gdb) set args arglist
(gdb) run arglist
使用shell命令：shell command
Make：make make-args(=shell make make-args)
设置断点：b LineNumber
运行程序：r args1 args2 ...
彻底终止程序：kill
单步执行：n（TIPs1：可以按回车重复上一次操作，在单步调试时这个feature很有用）。
单步进入：s
继续执行：c
设置临时断点：tb LineNumber 可以理解为一次性断点，与断点不同，临时断点只在第一次执行时起作用。
查看变量：p
设置观察点：
w Expression，当Expression是一个变量名时，这个变量变化时会停止执行；你也可以使用条件来限定，比如w (z>28)，当z大于28时，程序停止。注意观察点一般使用在更大范围上的变量，而不是本地变量，因为在局部变量上设置的观察点在局部结束时（比如该变量所在的函数执行结束时）就被取消了。
当然这并不包含main的情况，因为main函数执行结束后程序就结束了。
查看栈帧：
栈帧指的是在一个函数调用时，该函数调用的运行信息（包含本地变量、参数以及函数被调用的位置）存储的地方。每当一个函数被调用时，一个新的帧就被系统压入一个由系统维护的帧，在这个栈的顶端是现在正在运行的函数信息，当该函数调用结束时被弹出并析构。
在GDB中，frame 0为当前帧，frame 1为当前帧的父帧，frame 2为父帧的父帧，等等，用down命令则是反向的。这是一个很有用的信息，因为在早期的一些帧中的信息可能会给你一些提示。
backtrace(bt/ where)查看整个帧栈
注意：在帧中来回并不影响程序的执行。
实例：插入排序算法调试
用伪代码描述这个过程如下：
拟调试代码如下：
//
// insertion sort,
//
// usage: insert_sort num1 num2 num3 ..., where the numi are the numbers to
// be sorted
int x[10], // input array
y[10], // workspace array
num_inputs, // length of input array
num_y = 0; // current number of elements in y
void get_args(int ac, char **av)
{ int i;
num_inputs = ac - 1;
for (i = 0; i < num_inputs; i++)
x[i] = atoi(av[i+1]);
}
void scoot_over(int jj)
{ int k;
for (k = num_y-1; k > jj; k++)
y[k] = y[k-1];
}
void insert(int new_y)
{ int j;
if (num_y = 0) { // y empty so far, easy case
y[0] = new_y;
return;
}
// need to insert just before the first y
// element that new_y is less than
for (j = 0; j < num_y; j++) {
if (new_y < y[j]) {
// shift y[j], y[j+1],... rightward
// before inserting new_y
scoot_over(j);
y[j] = new_y;
return;
}
}
}
void process_data()
{
for (num_y = 0; num_y < num_inputs; num_y++)
// insert new y in the proper place
// among y[0],...,y[num_y-1]
insert(x[num_y]);
}
void print_results()
{ int i;
for (i = 0; i < num_inputs; i++)
printf("%d ",y[i]);
}
int main(int argc, char ** argv)
{ get_args(argc,argv);
process_data();
print_results();
}
我们编译一下：
gcc -g -Wall -o insert_sort ins.c
注意我们要使用-g选项告诉编译器在可执行文件中保存符号表——我们程序中变量和代码对应的内存地址。
现在我们开始运行一下，我们使用“从小处开始准则”，首先使用两个数进行测试：
./insert_sort 12 5
我们发现该程序没有退出，貌似进入了一个死循环。我们开始使用ddd调试这个程序：
ddd insert_sort
运行程序，传入两个参数：
r 12 5
此时程序一直运行不退出，按Ctrl+C暂停程序的执行
(GDB) r 12 5
^C
Program received signal SIGINT, Interrupt.
0x080484ff in insert (new_y=3) at insert_sort.c:45
/home/gnuhpc/MyCode/Debug/Chapter_01/insert_sort/pg_019/insert_sort.c:45:939:beg:0x80484ff
(GDB)
我们可以看到程序停止在第49行。我们看一下num_y现在的值：
(GDB) p num_y
$1 = 1
这里的$1指的是你要GDB告诉你的第一个变量。找到了这个地方后，我们看看在num_y=1时都发生了什么，我们在insert函数（第27行）设置断点（你也可以直接使用break insert在这个函数的入口设置断点），并且设置GDB在断点1处（你可以通过info break命令查看断点）只当num_y==1时才停止：
(GDB) b 27
Breakpoint 1 at 0x80484a1: file insert_sort.c, line 27.
(GDB)
补充：软件开发 , C++ ,
