PDF de programación - AREA 2 : Depuración y optimización - Curso Linux

Curso LINUX

AREA 2 : Depuración y optimización

Depuración

● Los errores de programación son inevitables
● La depuración es el proceso de localizar y

eliminar los errores de los programas

● Cuando algo sale mal y no se consigue

averiguar porqué, es mejor apuntar con un
depurador y ver cómo falla

● Se necesita añadir los símbolos de
compilación al ejecutable (opción -g)

Depurador - gdb

● Un depurador permite:
– controlar la ejecución
– cambiar el estado del programa subordinado

● Depuradores en UNIX

– V7 : adb
– System III : sdb
– gdb (1988 ->)

gdb

● The GNU project debugger
● depurador a nivel de código fuente
● portable
● fácil de utilizar
● Depurador de línea de comandos
● Existen múltiples front-ends gráficos

– ddd
– insight

gdb – C / C++

● gdb comprende C y C++
● Permite emplear los mismos nombre que en

el código fuente

● comprende expresiones en C

– *ptr­>x.a[1]­>q

Ejecución de gdb

● gdb [opciones] [ejecutable [archivo­core]]

● ejecutable : archivo a ejecutar
● archivo­core : coredump generado por un 

programa abortado

Ejemplo core

/* Archivo dia6­abort.c */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void recurse (void)
{
        static int i;
        if (++i==3)
                abort();
        else
                recurse();
}

int main ()
{
        recurse();
}

gdb con core

● ulimit ­c 1024
● gcc ­g dia6­abort.c ­o dia6­abort
● ./dia6­abort
● Aborted (core dumped)
● file core

●

core: ELF 32­bit LSB core file Intel 80386, version 1 (SYSV), SVR4­style

● gdb dia6­abort core

gdb – core (2)

GNU gdb 6.4­debian
...

Core was generated by `./ch15­abort'.
Program terminated with signal 6, Aborted.

warning: Can't read pathname for load map: 
Input/output error.
Reading symbols from 
/lib/tls/i686/cmov/libc.so.6...done.
Loaded symbols for 
/lib/tls/i686/cmov/libc.so.6
Reading symbols from /lib/ld­
linux.so.2...done.
Loaded symbols for /lib/ld­linux.so.2
#0  0xffffe410 in __kernel_vsyscall ()
(gdb)

gdb – core (3)

(gdb) where
#0  0xffffe410 in __kernel_vsyscall ()
#1  0xb7dda9a1 in raise () from /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6
#2  0xb7ddc2b9 in abort () from /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6
#3  0x08048382 in recurse () at ch15­abort.c:8
#4  0x08048387 in recurse () at ch15­abort.c:10
#5  0x08048387 in recurse () at ch15­abort.c:10
#6  0x080483aa in main () at ch15­abort.c:15
(gdb)

gdb - where

● El comando where imprime un seguimiento

de la pila

● Lista de todas las funciones llamadas,

empezando por la más reciente

● El comando bt (backtrace) es un alias para

where.

● cada invocación de función en la pila se

llama marco (frame), lo que aparece con #

gdb – frame / list

(gdb) frame 3
#3  0x08048382 in recurse () at ch15­abort.c:8
8                       abort();
(gdb) list
3
4       void recurse (void)
5       {
6               static int i;
7               if (++i==3)
8                       abort();
9               else
10                      recurse();
11      }
12
(gdb)

gdb - list

● list muestra las líneas de código de la

función invocada

● Si se pulsa intro se repite la última acción
● El editor de comandos utiliza readline (como

vi o bash), pueden usarse los mismos
comandos.

gdb – puntos de interrupción

● Se puede definir un punto de interrupción

por:
– nombre de función
– número de línea de código
– archivo y numero de línea
– etc.

● El comando run inicia el programa
● break fija el punto de ruptura

gdb - breakpoints

● break expresion : crea un punto de

ruptura

● b file:n : crea un punto de ruptura

coincidiendo con la línea n del alchivo file

● clear expresion : borra los breakpoints

de esa expresion

● delete : borra todos los breakpoints
● delete rango : borra un rango de

breakpoints

Ejemplo

gdb dia6­abort
GNU gdb 6.4­debian
...

(gdb) b recurse
Breakpoint 1 at 0x8048366: file dia6­abort.c, line 7.
(gdb) run
Starting program: /home/espinosa/curso/debug/dia6­abort

Breakpoint 1, recurse () at dia6­abort.c:7
7               if (++i==3)
(gdb)

Breakpoint condicionales

● Se pueden poner condiciones a los

breakpoints:
– b hello if i==7

● Se pueden cambiar las condiciones de los

breakpoints con condition
– condition 1 i==8

● condition n : elimina la condicion del

breakpoint n

gdb – next / step

● next ejecuta la siguiente instrucción
● step ejecuta la siguiente invocación (entra

en la función)

(gdb) next
10                      recurse();
(gdb) next

Breakpoint 1, recurse () at dia6­abort.c:7
7               if (++i==3)
(gdb)

gdb – cont / quit

● cont – continua con la ejecución del

programa hasta el siguiente punto de ruptura
o el final del mismo.

● quit – abandona la depuración del programa

(gdb) continue
Continuing.

Breakpoint 1, recurse () at dia6­abort.c:7
7               if (++i==3)
(gdb) quit
The program is running.  Exit anyway? (y or n)

continue / return

● continue puede recibir como parámetro un
número que indica el numero de breakpoints
a ignorar antes de volver a parar

● return : continua la ejecución fuera de la

función en la que nos encontremos

● jump linea : continua la ejecución en otra

línea de código

gdb - watch

● Un punto de inspección es como uno de

interrupción pero para datos
● watch nombre_de_variable
● La variable se revisa y cada vez que cambia

el valor se para el programa

● En cualquier momento se puede interrumpir

la ejecución con ctrl-c

gdb - watch

(gdb) watch recurse::i
Hardware watchpoint 1: recurse::i
(gdb) run
Starting program: dia6­abort
Hardware watchpoint 1: recurse::i
Hardware watchpoint 1: recurse::i
Hardware watchpoint 1: recurse::i
Hardware watchpoint 1: recurse::i

Old value = 0
New value = 1
0x08048373 in recurse () at dia6­abort.c:7
7               if (++i==3)

(gdb) c
Continuing.
Hardware watchpoint 1: recurse::i

Old value = 1
New value = 2
0x08048373 in recurse () at dia6­abort.c:7
7               if (++i==3)
(gdb) c
Continuing.
Hardware watchpoint 1: recurse::i

Old value = 2
New value = 3
0x08048373 in recurse () at dia6­abort.c:7
7               if (++i==3)

gdb - attach

● gdb permite engancharse a un proceso ya

corriendo para ver qué está haciendo

● Si ese programa no dispone de los simbolos

de depuración, simplemente veremos las
llamadas a funciones

● attach pid intenta enlazarse con el

proceso en ejecución con ese pid

ejemplo - attach

● Lanzar el servidor corba del dia 4 en

background

● ps axuw | grep servidor
● ejecutar gdb servidor
● attach pid
● gdb nos permite informarnos sobre los

threads

● info threads

Threads

● Notificación automática de threads
● info threads : información sobre los threads

del programa

● thread n : cambia el contexto de depuración

a ese thread

● thread apply : aplica una serie de comandos

a un thread

● Se pueden fijar breakpoint por thread break 

spec thread n

Ejemplo

● Recompilar el cliente y servidor de corba con

la opción -g

●  g++ ­g eg2_impl.cc echoSK.cc ­o servidor_debug 

­lomnithread ­lomniORB4 ­I.

● Lanzar el servidor en background
● Lanzar el gdb contra ese proceso y poner un

breakpoint en Echo_i::echoString
● Lanzar el cliente en otra ventana

Comandos gdb

● print : imprime una expresión
● shell comando : ejecuta un comando en la

shell

● make argumentos : ejecuta un make
● info break : información sobre breakpoints
● help : ayuda
● show : muestra estado gdb

Depuración remota

● Desde la versión 5.3 existe la depuración

remota en gdb

● Hace uso de gdbserver
● Es posible ejecutar el código sin los
símbolos de depuración mientras se
disponga de ellos en local

Depuración remota (2)

● Compilar gdb para la plataforma elegida
● Compilar gdbserver (bajo

gdb/gdbserver) con el compilador
cruzado

● Transferir gdbserver al sistema elegido
● Ejecutar gdbserver foo:1234 programa
● En el sistema de desarrollo ejecutar gdb 

programa

Depuración remota (3)

● Dentro del gdb

– target remote foo:1234

● A partir de ese momento ya se ejecutan los

comandos de depuración en remoto.

Ejemplo

● Depurar, dos a dos, en remoto el servidor

corba

Técnicas de depuración

● Código de depuración en tiempo de

compilación
#ifdef DEBUG

fprintf (stderr,”myvar = %d\n”,myvar);
fflush(stderr);

#endif
● Añadir -DDEBUG a la línea de compilación

provoca que se active la depuración

Consejos

● Enviar los mensajes a stderr
● Hacer flush después de cada mensaje
● Utilizar un simbolo propio, mejor que

DEBUG, incluso múltiples símbolos por cada
zona de depuración

● Crear macros para evitar los ifdef
#ifdef DEBUG

#define DPRINT(msg) fprintf(stderr,msg)

#else

define DPRINT(msg)

Opciones macros

● #define DPRINT(stuff) fprintf stuff
● requiere cambiar la llamada
● #define DPRINT(msg,...) 

fprintf(stderr,mesg,__VA_ARGS__)

● Solo compatible compiladores C99

Consejos

● Evitar las macros de expresiones
● Reordenar el código para mejorar la

visibilidad en depuración

● Emplear enumeraciones en lugar de macros
● Crear funciones auxiliares de depuración
● Evitar las uniones cuando sea posible

Herramientas de depuración

● librería dbug
● Depuradores de asignación de memoria

– mtrace
– Electric Fence
– dmalloc
– Valgrind
– Otros depuradores

El problema

● Pérdida de memoria: memoria asignada e

imposible de alcanzar

● Memoria sin liberar
● Liberaciones incorrectas
● Uso de memoria ya liberada
● Saturación de memoria
● Uso de memoria sin inicializar

mtrace

● Funciona en sistemas Linux con glibc
● incorpora dos funciones para habilitar y
deshabilitar el seguimiento de memoria

● #include <mcheck.h>
● void mtrace(void);
● void muntrace(void)
● La variable de entorno MALLOC_TRACE

indica un archivo donde guargar la
información

Ejemplo

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main (int argc, char **argv)
{
        char *p;
        int i;

        p=malloc(30);
        strcpy(p,"not 30 bytes");
        printf ("p = <%s>\n",p);

        if (argc==2) {
                if (strcmp(argv[1],"­b")==0)
                        p[42]='a';