Файл: Л. Б. Программирование на языке С. Сборник методических указаний к лабораторным работам Лабораторная работа.pdf

Яблочкин Л.Б. Программирование на языке С++. Сборник методических указаний к лабораторным работам
————————————————————————————————
Лабораторная работа №
Знакомство с отладчиком gdb
1 Цель работы: Знакомство с принципами отладки приложений на языке C++
2 Основы теории
2.1 Знакомство с отладчиком gdb
Ошибки, к сожалению, встречаются в любой программе, каким бы крутым профессионалом её разработчик ни был. Поэтому, нравится нам или нет, пользоваться отладчиком вам всё равно придётся.
Рассмотрим отладчик GDB, входящий в комплект программ GNU.
Для того, чтобы им пользоваться, нужно сначала скомпилировать программу так,
чтобы её двоичный файл содержал отладочную информацию. Эта информация включает в себя, в частности, описание соответствий между адресами исполняемого кода и строками в исходном коде.
Такая компиляция достигается путём добавления флага ­g к команде на компиляцию.
Например, если бы мы собирали программу kalkul без применения Makefile, мы бы дали такую команду:
g++ main.cpp problem.cpp ­o kalkul ­g
Если же мы пользуемся командой make, то надо поставить опцию CFLAGS=­g. Тогда все команды на компиляцию, содержащиеся в Make­файле, автоматически получат флаг ­g.
Пусть Makefile для программы kalkul у нас уже сформирован. Воспользуемся им.
Очистим пакет от результатов предыдущей сборки.
make clean
Соберём программу снова, но уже с включением отладочной информации.
make CFLAGS=­g
Запустим отладчик GDB, загрузив в него нашу программу для отладки.
gdb ./kalkul
Чтобы запустить программу внутри отладчика, используется команда run.
1

Яблочкин Л.Б. Программирование на языке С++. Сборник методических указаний к лабораторным работам
————————————————————————————————
run
Чтобы посмотреть исходный код, используется команда list.
list
Если дать эту команду без параметров, то она первые девять строк исходного кода главного файла (то есть такого, в котором имеется функция main). Чтобы просматривать файл дальше, надо снова набирать list. Чтобы посмотреть конкретные строки, надо указать два параметра: с какой строки начинать просмотр, и с какой строки заканчивать.
list 12,15
Чтобы просмотреть другие файлы проекта, надо перед номерами строк указать название нужного файла и отделить его от номеров строк двоеточием.
list problem.cpp:20,29
Поставим точку останова на строке номер 21. Точка останова – это метка,
указывающая, что программа, дойдя до этого места, должна остановиться.
list problem.cpp:20,27
break 21
Посмотреть, где вы поставили точки останова, можно с помощью команды info breakpoints.
info breakpoints
При желании можно вместо номера строки указать название функции,тогда программа остановится перед входом в функцию.
Запустим программу.
run
Введём первое число 5 и знак математического действия « + ». Программа дойдёт до точки останова и остановится, выведя нам строку, у которой эта точка расположена.
Нам, конечно, интересно знать, в каком именно месте мы остановились, и что программа уже успела выполнить. Даём команду backtrace.
backtrace
Отладчик выдаёт нам следующую информацию:
#0 CProblem::Calculate (this=0x804b008) at problem.cpp:21
#1 0x08048e00 in CProblem::Solve (this=0x804b008) at problem.cpp:93
#2 0x08048efc in main () at main.cpp:15
2

Яблочкин Л.Б. Программирование на языке С++. Сборник методических указаний к лабораторным работам
————————————————————————————————
Это означает, что мы находимся внутри выполняющейся функции Calculate,
являющейся функцией­членом класса CProblem. Она была вызвана из функции Solve того же класса, а та, в свою очередь, из функции main. Таким образом, команда backtrace показывает весь стек вызываемых функций от начала программы до текущего места.
Посмотрим, чему же равно на этом этапе значение переменной Numeral.
print Numeral
И нам сразу выводится число 5, которое мы и вводили в программу. (Значение,
введённое нами с клавиатуры, присвоилось именно этой переменной.)
Если мы вместо print будем пользоваться командой display, то величина этой переменной будет показываться каждый раз, когда программа останавливается, без специального указания.
display Numeral
Добавим ещё одну точку останова на строке 25 файла problem.cpp.
break problem.cpp:25
Продолжим выполнение программы.
continue
Команда Continue продолжает выполнение программы с текущего адреса. Если бы мы набрали run, программа начала бы выполняться с начала. Поскольку на строке 24 имеется команда cin >> SecondNumeral, то нам придётся ввести второе слагаемое. Введём,
например,число 2. После этого программа опять остановится на строке 25 (наша вторая точка останова).
Посмотрим, чему равны значения наших переменных Numeral, SecondNumeral и
Operation. Если вы помните, именно такие переменные мы объявляли в классе CProblem.
print Numeral
print Operation
print SecondNumeral
У нас получится 5, « + », 2. Так и должно быть. Но давайте теперь «передумаем» и лучше присвоим переменной SecondNumeral значение 4. Отладчик GDB позволяет прямо во время выполнения программы изменить значение любой переменной.
set SecondNumeral=4
Если не верим, что её значение изменилось,можно проверить.
print SecondNumeral
3

Яблочкин Л.Б. Программирование на языке С++. Сборник методических указаний к лабораторным работам
————————————————————————————————
Теперь мы ожидаем, что результат будет 9. Давайте выполним программу до конца.
continue
Результат действительно равен 9.
Давайте теперь уберём наши точки останова. Мы, кажется, создали две таких точки.
Но это можно проверить.
info breakpoints
Удалим их.
delete 1
delete 2
У нас не должно остаться ни одной точки останова. Проверяем.
info breakpoints
Действительно не осталось ни одной.
Теперь давайте пошагово пройдём всю программу (благо, она у нас небольшая).
Поставим точку останова на десятой строке главного файла.
break main.cpp:10
Запустим программу
run
Дойдя до десятой строчки, она остановится. Теперь проходим её, останавливаясь на каждой строчке, с помощью команды step.
step
Чтобы не набирать каждый раз s­t­e­p, можно просто вводить букву s. Как только программа доходит до команды Problem­>SetValues(), она сразу переходит в файл problem.cpp, где находится определение функции­члена CProblem::SetValues() и проходит код этой функции.
Чтобы при вызове функции, программа не входила в неё, а продолжала дальше выполняться только на текущем уровне стека, вместо step даётся команда next или просто n.
next
Если мы вошли в функцию, но не хотим дальше проходить её по шагам, а хотим, чтобы она отработала и вернула нас на предыдущий уровень стека (то есть, обратно в функцию,
вызвавшую её), мы пользуемся командой finish.
finish
4

Яблочкин Л.Б. Программирование на языке С++. Сборник методических указаний к лабораторным работам
————————————————————————————————
Таким образом, можно просмотреть, как выполняется вся программа или любой участок программы. На любом шаге можно проверять значение любой переменной. Чтобы перестать проходить программу по шагам и запустить её до конца, надо дать команду continue.
Дадим короткий список наиболее часто встречающихся команд отладчика GDB. backtrace – выводит весь путь к текущей точке останова, то есть названия всех функций, начиная от main(); иными словами, выводит весь стек функций;
break – устанавливает точку останова; параметром может быть номер строки или название функции; clear – удаляет все точки останова на текущем уровне стека (то есть в текущей функции);
continue – продолжает выполнение программы от текущей точки до конца;
delete – удаляет точку останова или контрольное выражение;
display – добавляет выражение в список выражений, значения которых отображаются каждый раз при остановке программы;
finish – выполняет программу до выхода из текущей функции; отображает возвращаемое значение,если такое имеется;
info breakpoints – выводит список всех имеющихся точек останова;
info watchpoints – выводит список всех имеющихся контрольных выражений;
list – выводит исходный код; в качестве параметра передаются название файла исходного кода, затем, через двоеточие, номер начальной и конечной строки;
next – пошаговое выполнение программы, но, в отличие от команды step, не выполняет пошагово вызываемые функции;
print – выводит значение какого­либо выражения (выражение передаётся в качестве параметра);
run – запускает программу на выполнение;
set – устанавливает новое значение переменной step – пошаговое выполнение программы;
watch – устанавливает контрольное выражение, программа остановится, как только значение контрольного выражения изменится
3. Оборудование
ПЭВМ IBM PC, SVGA монитор с разрешением не менее 1024*768 пикселей,
клавиатура, мышь, компилятор g++, отладчик gdb.
5

Яблочкин Л.Б. Программирование на языке С++. Сборник методических указаний к лабораторным работам
————————————————————————————————
4. Задание на работу
1. Ознакомиться с теоретическими положениями лабораторной работы.
2. Используя отладчик gdb, произвести отладку одной из программ текущей лабораторной работы.
5. Порядок выполнения работы
1. Изучить теоретические положения
2. Произвести отладку программы, используя отладчик gdb
3. Результаты работы показать преподавателю.
4. Оформить отчет.
5. Защитить лабораторную работу перед преподавателем.
6. Содержание отчета
1. Номер и название лабораторной работы
2. Цель и задачи
3. Текст всех программы
4. Скриншоты основных этапов отладки программы
5. Выводы по лабораторной работе
6