Файлы отладки времени исполнения

 

В предыдущей жизни мы работали для начинающей компании с двоичными исполняемыми файлами продукта, установленными на сайтах клиентов. Подключить отладчик к запущенной копии программы или запустить ее из отладчика на системе клиента было невозможно. Главный компонент продукта запускался не непосредственно из командной строки, а опосредованно, через сценарии оболочки, которые проделывали значительную первоначальную настройку.

Чтобы заставить программу выдавать при запуске журналируемые сведения, мы пришли к идее специальных отладочных файлов. Когда файл с определенным именем находился в определенном каталоге, программа выдавала бы информационные сообщения в файл журнала, который мы могли бы затем загрузить и проанализировать. Такой код выглядит следующим образом:

 

 

Вызов происходил для каждого задания, которое выполняла программа. Таким образом, мы могли динамически включать и отключать журналирование без необходимости останавливать и повторно запускать приложение!

Как и в случае с отладочными опциями и переменными, в этом предмете имеется множество вариаций: различные файлы, которые запускают журналирование информации о различных подсистемах, директивы отладки, добавляемые в сам отладочный файл и т.д. Как и со всеми возможностями, следует планировать схему того, что вам будет нужно, а затем чисто ее реализовывать, вместо того, чтобы набросать какой‑нибудь быстрый и грязный код в 3 часа пополудни (к сожалению, довольно типичная возможность в начинающих компаниях).

 

ЗАМЕЧАНИЕ. Не все то золото, что блестит. Специальные отладочные файлы являются лишь одним примером методик, известных как лазейки (back doors) – один или более способов выполнения разработчиками недокументированных вещей с программой, обычно с бесчестными намерениями. В нашем примере лазейка была исключительно доброкачественной. Но беспринципный разработчик легко мог бы устроить создание и загрузку скрытой копии списка клиентов, картотеки персонала или других важных данных. По одной этой причине вы должны серьезно подумать, применима ли эта методика в вашем приложении.

 

 

Добавьте специальные ловушки для контрольных точек

 

Часто проблема может быть воспроизводимой, но лишь после того, как программа сначала обработает многие мегабайты вводимых данных. Или, хотя вы и знаете, какая функция вызывает сбой, он возникает лишь после вызова этой функции сотни или даже тысячи раз.

Это большая проблема, когда вы работаете в отладчике. Если вы установите контрольную точку на вызывающую сбой процедуру, вам придется набирать команду continue и нажимать ENTER сотни или тысячи раз, чтобы привести программу в состояние перед сбоем. Это по меньшей мере утомительно и способствует появлению ошибок! Это может оказаться даже таким трудным, что вы захотите отказаться от этого, даже не начав.

Решение заключается в добавлении специальных отладочных функций «ловушек» («hook»), которые ваша программа может вызвать при приближении к интересующему вас состоянию.

Например, предположим, что вы знаете, что функция вызывает сбой, но лишь когда она вызвана 1427 раз. (Мы не смеемся над вами; в свое время нам пришлось наблюдать довольно странные вещи.)

Чтобы перехватить до того, как она завершится неудачей, создайте специальную фиктивную функцию, которая ничего не делает и просто возвращается, затем сделайте так, чтобы вызывала ее как раз перед 1427‑м своим вызовом:

 

 

Теперь из GDB установите контрольную точку в, а затем запустите программу обычным способом:

break debug_dummy

 

Run

По достижении контрольной точки для вы можете установить вторую контрольную точку для и продолжить исполнение:

Run

 

 

break check_salary

 

 

Cont

По достижении второй контрольной точки программа готова завершиться неудачей, и вы можете пошагово ее пройти, делая все необходимое для отслеживания проблемы.

Вместо использования фиксированной константы ('') можно использовать глобальную переменную, которая устанавливается отладчиком в любое нужное вам значение. Это дает возможность избежать перекомпилирования программы

Для мы пошли на один шаг дальше и внесли возможность отладочной ловушки в язык, так что функция ловушки могла быть вызвана из программы. При компилировании для отладки доступна специальная ничего не делающая функция. Эта функция, в свою очередь, вызывает функцию С с тем же названием. Это позволяет нам поместить вызовы в завершающуюся неудачей программу непосредственно перед сбойным участком. Например, если выдает ошибочные результаты для программы в 1200‑й вводимой записи, мы можем добавить в программу строку, подобную этой:

 

 

Затем из GDB мы можем установить контрольную точку на функции С и запустить программу. Когда контрольная точка срабатывает, мы можем затем установить контрольные точки на другие части, где, как мы ожидаем, находится действительная проблема.

Методика функции‑ловушки полезна сама по себе. Однако, возможность переместить ее на уровень приложения умножает ее полезность, и она сохранила нам бесчисленное число часов отладки при отслеживании непонятных проблем.

 

Отладочные инструменты

 

Помимо GDB и различных ловушек в исходном коде, которые вы используете для общей отладки, имеется ряд полезных пакетов, которые могут помочь обнаружить определенные разновидности проблем. Поскольку управление динамической памятью является в крупномасштабных программах такой трудной задачей, многие инструменты фокусируются на этой области, часто действуя в качестве замещающих и элементов

Имеются коммерческие инструменты, которые делают множество (или все) из тех вещей, что и описываемые нами программы, но не все они доступны для GNU/Linux, а многие довольно дороги. Все пакеты, обсуждающиеся в данном разделе, являются свободно доступными.