软件调试的艺术

章节摘录

插图：1．3．1调试的本质：确认原则下面的规则是调试的本质。·确认的基本原则修正充满错误的程序，就是逐个确认，你自认为正确的许多事情所对应的代码确实是正确的。当你发现其中某个假设不成立时，就表示已经找到了关于程序错误所在位置（可能并不是准确的位置）的线索。换一种表达方式来说：惊讶是好事！当你认为关于程序的某件事情是正确的，而在确认它的过程中却失败了，你就会感到惊讶。但这种惊讶是好事，因为这种发现会引导你找到程序错误所在的位置。1．3．2调试工具对于确认原则的价值所在传统的调试技术只是向程序中添加跟踪代码以在程序执行时输出变量的值，例如使用printf（）或COIlt语句输出变量的值。你可能会问：“这样操作够吗？为什么要使用GDB、DDD或Eclipse这样的调试工具？”首先，这种方法要求有策略地持续添加跟踪代码，重新编译程序，运行程序并分析跟踪代码的输出，在修正程序错误之后删除跟踪代码，并且针对发现的每个新的程序错误重复上述这些步骤。这种工作过程非常耗时，并且容易令人疲劳。最为重要的是，这些操作将你的注意力从实际任务转移开，并且降低了集中精力查找程序错误所需的推理过程的能力。相反，通过使甩DDD和Eclipse这样的图形调试工具，只需要将鼠标指针移动到代码显示中的变量实例上方就可以检查该变量的值，并且此时会显示该变量的当前值。为什么还要在整夜的调试中使用printf（）语句来输出变量的值，使自己更加疲劳，等待更长的时间呢？放松心情，使用调试工具可以减少所花费的时间和需要忍受的厌烦感。

前言

“嘿，还真不错呢！”我们的学生Andrew首次认真使用调试工具后惊叹道。Andrew三年前在大一上编程课时就学过了调试工具，不过那时他只是将调试工具当做应付期末考试的内容来打发的。现在他已经大四了，教授强烈要求他停止采用输出语句进行调试的方法，改为使用正式调试工具。让Andrew喜出望外的是，他发现使用恰当的工具可以大大缩短调试时间。如今，在学生及已参加工作的程序员中，还有不少“Andrew”，但愿本书能帮助“Andrew们”发现调试工具的好处。但是，我们更希望本书能帮助那些已经使用了调试工具，但还无法确定在什么情况下该做什么事的程序员做出适当的判断。本书也适用于打算进一步学习调试工具及其幕后原理的人。 本书的编辑曾说过，很多调试知识以前都只是在圈子里口口相传，没有正式编著成书。本书将改变这一状况。本书回答了下列问题。 如何调试线程代码？为什么有时候断点最终出现的位置与原来设置的位置略有偏差？GDB的until命令为什么有时会跳到意想不到的地方？如何巧妙使用DDD和Eclipse？在当今普遍使用GUI的时代，像GDB这样的基于文本的应用程序还有价值吗？为什么当错误代码超出数组边界时不发生段错误？为什么要将我们的一个示例数据结构命名为nsp？

媒体关注与评论

“Linux/Unix平台的C程序员将从本书中获益最多，其他平台上的开发者也能从中学到宝贵的调试技术和秘诀。”.　　——D. Spinellis，Jolt奖获奖图书《高质量程序设计艺术》作者“本书是一部软件调试杰作，可以大大提升你的调试技术水平……所有编程入门课程都应该讲授其中的核心内容。我强烈推荐本书！”　　——Amazon读者评论

内容概要

Norman Matloff  美国加州大学戴维斯分校计算机科学教授，研究领域涉及并行处理（尤其是软件分布式共享内存）、计算机通信网络、数据安全及数学和应用统计等。他编写了很多开源软件包，创作的在线教程也深受欢迎。

Peter Jay Salzman 美国加州大学戴维斯分校理论物理博士，该校Linux用户组的创建者，同时维护着多个受欢迎的在线HOWTO。现在华尔街某金融企业做程序员。

书籍目录

第1章 预备知识 1

1.1 本书使用的调试工具 1

1.2 编程语言 2

1.3 调试的原则 2

1.3.1 调试的本质：确认原则 2

1.3.2 调试工具对于确认原则的价值所在 2

1.3.3 其他调试原则 3

1.4 对比基于文本的调试工具与基于GUI的调试工具，两者之间的折中方案 4

1.4.1 简要比较界面 4

1.4.2 折中方法 9

1.5 主要调试器操作 11

1.5.1 单步调试源代码 11

1.5.2 检查变量 12

1.5.3 在GDB、DDD和Eclipse中设置监视点以应对变量值的改变 14

1.5.4 上下移动调用栈 14

1.6 联机帮助 15

1.7 初涉调试会话 16

1.7.1 GDB方法 18

1.7.2 同样的会话在DDD中的情况 31

1.7.3 Eclipse中的会话 34

1.8 启动文件的使用 38

第2章 停下来环顾程序 39

2.1 暂停机制 39

2.2 断点概述 39

2.3 跟踪断点 40

2.3.1 GDB中的断点列表 40

2.3.2 DDD中的断点列表 41

2.3.3 Eclipse中的断点列表 42

2.4 设置断点 42

2.4.1 在GDB中设置断点 42

2.4.2 在DDD中设置断点 45

2.4.3 在Eclipse中设置断点 46

2.5 展开GDB示例 46

2.6 断点的持久性 48

2.7 删除和禁用断点 50

2.7.1 在GDB中删除断点 50

2.7.2 在GDB中禁用断点 51

2.7.3 在DDD中删除和禁用断点 51

2.7.4 在Eclipse中删除和禁用断点 53

2.7.5 在DDD中“移动”断点 53

2.7.6 DDD中的Undo/Redo断点动作 54

2.8 进一步介绍浏览断点属性 55

2.8.1 GDB 55

2.8.2 DDD 56

2.8.3 Eclipse 56

2.9 恢复执行 56

2.9.1 在GDB中 57

2.9.2 在DDD中 64

2.9.3 在Eclipse中 66

2.10 条件断点 66

2.10.1 GDB 67

2.10.2 DDD 69

2.10.3 Eclipse 69

2.11 断点命令列表 70

2.12 监视点 74

2.12.1 设置监视点 75

2.12.2 表达式 77

第3章 检查和设置变量 78

3.1 主要示例代码 78

3.2 变量的高级检查和设置 80

3.2.1 在GDB中检查 80

3.2.2 在DDD中检查 84

3.2.3 在Eclipse中检查 86

3.2.4 检查动态数组 88

3.2.5 C++代码的情况 90

3.2.6 监视局部变量 92

3.2.7 直接检查内存 92

3.2.8 print和display的高级选项 93

3.3 从GDB/DDD/Eclipse中设置变量 93

3.4 GDB自己的变量 94

3.4.1 使用值历史 94

3.4.2 方便变量 94

第4章 程序崩溃处理 96

4.1 背景资料：内存管理 96

4.1.1 为什么程序会崩溃 96

4.1.2 内存中的程序布局 97

4.1.3 页的概念 99

4.1.4 页的角色细节 99

4.1.5 轻微的内存访问程序错误可能不会导致段错误 101

4.1.6 段错误与Unix信号 102

4.1.7 其他类型的异常 105

4.2 核心文件 106

4.2.1 核心文件的创建方式 106

4.2.2 某些shell可能禁止创建核心文件 107

4.3 扩展示例 108

4.3.1 第一个程序错误 111

4.3.2 在调试会话期间不要退出GDB 113

4.3.3 第二个和第三个程序错误 113

4.3.4 第四个程序错误 115

4.3.5 第五个和第六个程序错误 116

第5章 多活动上下文中的调试 120

5.1 调试客户/服务器网络程序 120

5.2 调试多线程代码 125

5.2.1 进程与线程回顾 125

5.2.2 基本示例 127

5.2.3 变体 132

5.2.4 GDB线程命令汇总 133

5.2.5 DDD中的线程命令 134

5.2.6 Eclipse中的线程命令 134

5.3 调试并行应用程序 136

5.3.1 消息传递系统 136

5.3.2 共享内存系统 141

5.4 扩展示例 143

5.4.1 OpenMP概述 143

5.4.2 OpenMP示例程序 144

第6章 特殊主题 155

6.1 根本无法编译或加载 155

6.1.1 语法错误消息中的“幽灵”行号 155

6.1.2 缺少库 160

6.2 调试GUI程序 162

第7章 其他工具 172

7.1 充分利用文本编辑器 172

7.1.1 语法突出显示 172

7.1.2 匹配括号 174

7.1.3 Vim与makefile 175

7.1.4 makefile和编译器警告 176

7.1.5 关于将文本编辑器作为IDE的最后一个考虑事项 177

7.2 充分利用编译器 178

7.3 C语言中的错误报告 178

7.4 更好地使用strace和ltrace 182

7.5 静态代码检查器：lint与其衍生 184

7.5.1 如何使用splint 185

7.5.2 本节最后注意事项 185

7.6 调试动态分配的内存 185

7.6.1 检测DAM问题的策略 188

7.6.2 Electric Fence 188

7.6.3 用GNU C库工具调试DAM问题 190

第8章 对其他语言使用GDB/DDD/Eclipse 196

8.1 Java 196

8.1.1 直接使用GDB调试Java 198

8.1.2 使用DDD与GDB调试Java 201

8.1.3 使用DDD作为JDB的GUI 201

8.1.4 用Eclipse调试Java 201

8.2 Perl 202

8.2.1 通过DDD调试Perl 204

8.2.2 在Eclipse中调试Perl 206

8.3 Python 207

8.3.1 在DDD中调试Python 208

8.3.2 在Eclipse中调试Python 209

8.4 调试SWIG代码 210

8.5 汇编语言 213

编辑推荐

《软件调试的艺术》：调试对软件开发至关重要。然而，即使对于有经验的程序员，调试也并非易事。《软件调试的艺术》是一部优秀的软件调试入门著作，对业界多年口口相传的调试经验做了很好的总结。书中通过丰富的C/C++实例，生动阐述了适用于各种平台与编程语言的通用调试原则、基础知识、经验技巧和相关的背景知识，详细讲解了Linux/Unix平台最受欢迎的三个调试工具——GDB、DDD和Eclipse，并讨论了网络、多线程、GUI和多核程序的调试等高级主题。不仅如此，书中还讲述了如何在调试中运用vim、gcc、errno和lint等工具，以及Java、Python、Perl和汇编等程序的调试。

作者简介

调试对于软件的成败至关重要，正确使用恰当的调试工具可以提高发现和改正错误的效率。《软件调试的艺术》详细介绍了3种调试器，GDB用于逐行跟踪程序、设置断点、检查变量以及查看特定时间程序的执行情况，DDD是流行的GDB的GUI前端，而Eclipse提供完整的集成开发环境。书中不但配合实例讨论了如何管理内存、理解转储内存、跟踪程序找出错误等内容，更涵盖了其他同类书忽略的主题，例如线程、客户／服务器、GUI和并行程序，以及如何躲开常见的调试陷阱。

《软件调试的艺术》适合各层次软件开发人员、管理人员和测试人员阅读。

图书封面

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