聊聊关于C/C++调试的看法

只讨论Linux 环境下的 C/C++ debug。

在 Windows 环境下开发由很多优秀的 IDE 可以使用，而在 Linux 下开发C/C++，最好的开发环境并不是 IDE，而是一系列工具的组合。不要执着于争论到底是 ide 齐全还是 vim/emacs 效率高，只要用惯、用熟了，效率不会区别太大。确实存在某些场合只能使用 vim ，但这样并不能说明哪种更好。嗯……习惯、喜欢。

当然，vim 等一开始需要花点时间折腾，需要耐心和兴趣，不过维护好自己的vimrc等配置文件，之后在使用上如何就见仁见智了。

步骤	工具
编辑	vim/emacs/vscode + plugins
调试	gdb / log /valgrind / cppcheck / file / nm / ldd 等
编译	gcc / g++/ cmake / makefile / clang 等
链接	link
远程调试	gdb-server / ssh?
脚本	shell
分屏	tmux

debug 是什么

调试，是一种发现源代码错误，排查 Bug 的过程，错误的类型有语法错误，逻辑错误，内存泄露等。

debug 的步骤

1. 插入打印语句------如printf、cout等打印语句，能够显示程序的动态过程，容易检查源程序的有关信息；缺点是大量无关数据，发现 bug 有偶然性。
2. 运行部分程序------为了测试某段一段可能出错的代码，执行整个程序的做法是低效率的；因此应设法让程序只执行需要检查的程序段，提高效率。
3. 借助调试工具------上面的方法可以说是“人肉debug“，只能在代码量少的情况下发挥作用。大多数语言有专门的调试工具，借助工具调试才是正确的 debug 打开方式。

debug 分类

1. 静态调试------插入打印语句printf、cout，输出寄存器、关键变量的动态值。（低效）

2. 动态调试------即使用调试工具分析程序的动态行为。如利用valgrind检查内存泄露问题；设置断点（程序语言自身提供，不是外部工具），分析程序此时的状态；使用内置的宏。

   • 使用调试标记

     在源代码中使用相应的辅助代码，debug 完成之后 隐藏 这些代码的一种调试策略。借助 #define/#ifdef/#endif 三个编译指令。相当于使用 #define 定义宏，#ifdef / #endif 之间包含调试代码。调试完成后，生成发行版时，在编译器命令行参数中设置不提供调试标记，这段代码就会销毁。常用调试标记_DEBUG(VC++)

     #ifdef _DEBUG
     	std::cout << "something..." << std::endl;
     #endif

   • 使用调试变量

     运行时设置一个bool 类型的变量，决定特定调试程序段的开关，且该变量可以通过命令行参数设定。

     #include ...
     bool _debug_;
     int main(int argc, char* argv[])
     {
         if(_debug_){
             //do something
         }
     }

   • 使用内置宏

     __FILE__ / __FUNCTION__ / __LINE__ 自动获取有关模块、函数、宏的信息。

     {
     	std::cout << __FILE__ << std::endl;
     	std::cout << __FUNTION__ << std::endl;
     	std::cout << __LINE__ << std::endl;
     }

debug 调试跟踪工具

• gdb ==> 最重要最常用最基础（Linux）

  • 设置断点，且断点可以是条件表达式
  • 快速定位 bug，如使用 bt / where 可以快速找到程序出现 core dump （核心转储）的位置。core dump就是程序运行中发生execption，异常退出时，由操作系统把程序当前的内存状况存储在一个core文件中，又叫做segmentation fault。

• valgrind ==> 内存

  • 内存调试、内存泄漏检测以及性能分析

• strace

  • 跟踪并显示用户程序中的系统调用的详细信息（parameters/return values/system call/time/…）
  • 适用于a.out/.exe或运行中的进程，用户可观察程序的运行状态

• pstack

  查看进程的实时堆栈信息。

静态分析工具

• cppcheck

  • C/C++代码缺陷静态检查，检测未使用的变量，越界访问，内存泄漏等问题。
  • 不同于其他编译器和分析工具，cppcheck只检查编译器检查不出来的bug，不检查语法错误。作为编译器的一种补充检查。

• ldd

  ldd 命令可以查看当前 a.out/.exe或者动态库需要依赖那些动态库，以及缺少哪些动态库。ldd -r 可以报告缺少的目标对象和函数。

• file

  查看文件类型，对于可执行文件或动态库，可查看使用需要 link 动态库，同时可查看是否包含符号表。file filename

• nm

  列出目标文件中的符号。通常情况下，对于链接问题可以通过该命令的-D -u参数来查看相关符号。nm -CDu filename

• strip

  清理共享库或可执行文件中的符号信息和调试信息，通常在程序发布前使用。

性能调试工具

• perf ==> CPU

  分析应用程序或内核代码性能。对单个程序做函数调用次数、上下文切换次数、中断次数等信息进行统计。

• prof/gprof

  显示程序运行所用的 时间 具体用在什么操作上，可用于性能优化。