Linux System Programming
Debugging
Contents

Error


Debugging 방법






Error의 형태
Code Inspection
Trial and Error
Instrumentation
Controlled Execution
Debugging Steps
Debugging with gdb
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
1. Errors




바라는 대로 이루어 진다면 다 이루어 진다면 세
상은 멋질 것인가 ? 아니면 허무할 것인가 ?
개발한
모든 소프트웨어는 100 line당 2-5개의 error발
생
소프트웨어 Life Cycle중에서 중-하반기


Testing
Debugging
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Error의 형태

Specification Error (사양에러)



Design Error(설계에러)



소프트웨어 설계 이전 요구사항파악 단계에서 잘 못된 오류
파급효과 큼
상위설계, 상세설계, 시험설계 등에서 비롯된 오류
상위 설계일수록 파급 효과 큼
Coding Error



모든 프로그래머는 실수할 개연성 있음
심리적 압박감이 고조되는 시기
스스로 디버깅을 함으로 극복 가능함
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Source Code측면에서 Bugs

Syntax errors


Build errors


Makefiles에 의해 도움 받을 수 있음
Semantic errors



compiler에 의해 확인
변수의 초기화 실패, dead code, data type 오류
Wrong variables, pointer errors
Bug 수정


Bug 수정시 수정한 코드에는 반드시 수정사항을 comments 처리 하고
Testing
Bug이 코드 작성시 error인지 알고리즘 error 인지 확인해야 함.
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Bug 수정


Bug 수정시 수정한 코드에는 반드시 수정사항을
comments 처리 하고 Testing
Bug이 코드 작성시 error인지 알고리즘 error 인지 확인해
야 함.
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Error 줄이는 요령

Dry Running or Code walkthru(가상 실행)



Prototype code 작성




중요 알고리즘 따라 가보기
도상 실행
새로운 기능을 구현 할 때 우선 코드 작성
패키지 활용 이나 API 이용 방법 터득
실제 효과 큼
with Suspicion, with consideration

without unbelief
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
일반적인 디버깅 단계

테스트


안정화


버그의 위치 탐색
수정


버그를 반복 가능한 상태로 고정
구역화


결함이나 버그의 존재 확인
코드 수정
검증

수정된 코드를 포함한 동작 상태 점검
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
일반적인 디버깅 방법 1



Code Inspection
Trial and Error
Instrumentation






보조코드 첨가
#ifdef DEBUG
…….
#endif
Controlled execution
Using Debugging Tools
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
일반적인 디버깅 방법 2

printf() debugging








가장 일반적이지만
출력이 비교적 느리다
Ad-hoc code addition & removal
standard output 은 메시지를 보관 할 수 없다.
해결책:
Use macros to encapsulate debug printf’s
stderr() 를 debugging output으로 사용
Assertions


In C/C 코드중에서 특정 포인트를 평가(evaluate) 하여 true일 경우 계속
실행 false일 경우 실행 중단하고 문제를 display
#include <assert.h>
assert(statement);
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Playing with error(1) No error codes
typedef struct {
char *data;
int key;
} item;
for(; i < n && s != 0; i++) {
s = 0;
for(j = 0; j < n;
j++) {
if(a[j].key > a[j+1].key) {
item array[]
{"bill",
{"neil",
{"john",
{"rick",
{"alex",
};
= {
3},
4},
2},
5},
1},
sort(a,n)
item *a;
{
int i = 0, j = 0;
int s = 1
item t = a[j];
a[j+1] = t;
s++;
}
}
n--;
}
}
main()
{
sort(array,5);
}
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
a[j]
= a[j+1];
Linux System Programming
Playing with error(2)


컴파일 하면 성공
main() : 아래 코드로 변경하면 ??
main()
{
int i;
sort(array,5);
for(i = 0; i < 5; i++)
printf("array[%d] = {%d, %s}\n",
i, array[i].key, array[i].data);
}
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Playing with error(3)




컴파일 하면 성공
실행시키면 ?
OS에 따라 segmentation fault 가능
배열의 마지막 문자 참조 불가능의 원인

Null Pointer 참조 !
typedef struct {
char data[4096]; /* 변경 */
int key;
} item;

거의 모든 리눅스에서 오류 가능성
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Code Analysis


예상대로 동작하지 않을 때 코드 분석
발생 가능성 있는 곳의 점검






변수의 초기화 실패 점검
조건문에서 기호 사용 오류 혹은 서술 오류 점검
컴파일러 동작시 가능
혹은 lint LClint 이용
gcc –Wall –pedantic ansi
특히 –Wall 옵션은 필히 사용 !
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Instrumentation (보조코드)


프로그램 동작시 더 많은 정보 수집 위한 코드
첨가
일반적으로 test printf문 사용



error 제거후 수작업으로 모은 test printf문 제거 해야 함
더 편하고 확장된 방법이 바로 보조코드
두가지 방법


C 선행 처리기 사용
printf 사용
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Instrumentation (보조코드)

C 선행처리기법
#ifdef DEBUG
printf(“Variable x has value = %d\n”, x);
#endif
Compile Option (definition) –DDEBUG
gcc –o testrun –DDEBUG testrun.c


혹은 확장된 방법
#define BASIC_DEBUG 1
#define EXTRA_DEBUG 2
#define SUPER_DEBUG 4
#if (DEBUG & EXTRA_DEBUG)
printf….
#endif
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
C 선행처리기의 MACRO

더욱 확장된 기능이 필요하면 MACRO이용
Macro
_LINE_
_FILE_
_DATE_
_TIME_
description
현재 문장 번호를 표현하는 10진 상수
현재 파일 이름을 표현흔 스트링
mm dd yyyy 형식의 현재 날짜 스트링
hh:mm:ss 형식의 현재 시간 스트링
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Debugging Information
#include <stdio.h>
int main()
{
#ifdef DEBUG
printf("Compiled: " __DATE__ " at " __TIME__ "\n");
printf("This is line %d of file %s\n", __LINE__, __FILE__);
#endif
printf("hello world\n");
exit(0);
$ gcc –o cinfo –DDEBUG cinfo.c
$./cinfo
Compiled:…..
This is line 7 of file cinfo.c
hello world
$
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Controlled Execution Debugging


코드를 실행 하면서 변수, 알고리즘에 대한 동작
상태를 실시간으로 점검
Debugger(Debugging Tools)를 이용해야 함


소스코드 상태에서 디버깅




adb, sdb, dbx
dbx, gdb(GNU)
gdb의 변형판 : xxgdb, tgdb, DDD
Emancs에서는 프로그램 편집상태에서 gdb-mode 실행가능
컴파일 option 사용

gcc -g
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
그외 Debugging 방법




Editors
Version control
Memory allocation tools
System call tracers
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Editors
editor를 이용한 degugging 방법은 프로그래밍 에러를 초기
에 줄일 수 있다.
방법
 Syntax highlighting (gvim, ultra editor , winedt)
 Brace matching( % in gvim)
 Automatic indentation(미리 설정)
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Version control
version control tool(RCS, CVC, SCCS)를 사용하는 group
developing 의 경우 효과 있음.
일반적으로 Version control은 bug tracking software와 함
께 사용하는 경우가 많음
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Core dumps
core dump는 프로그램이 동작중 여하한 이유로 인하여 더
이상 수행이 불가능하여 OS에 의하여 중단하면서 생성
중단 시점의 프로세스에서 사용한 memory의 snapshot,
stack trace, 변수의 값들을 포함한다.
이는 debugger를 사용할 때 중요한 debugging 정보가 됨.
Debugger에서는 memory contents를 볼 수 있음.
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Memory allocation tools
C 와 C++ 의 경우 포인터 변수 사용에 실수가 많다.
이는 Memory corruption 과 pointer misuse 때문
Memory 할당을 모니터링하는 도구를 사용하면 debugging
이 용이 해 짐
이 도구들은 메모리관련 함수들을 library형태로 제공하고
boundary checking하는 기능을 포함한다.
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
System call tracers
system call tracer는 프로그램에서 사용되는 system calls
를 모니터링
HW접근 혹은 OS에서 관리하는 자원들을 접근하는 system
calls를 관리
binary code와 함께 동작하며, source code의 언어와 무관
하게 동작
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
GDB
gdb(GNU Debugger)는 표준의 무료 debugging 도구
C, C++, Pascal, Objective-C등의 언어 지원
사용 가능 OS: Unix, Linux, MS Windows
Sites: http://www.gnu.org/software/gdb/
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Using GDB
사용전 compile때 debugging flags 이용 !
gcc -g debug_me.c -o debug_me
실행방법:
gdb debug_me
gdb debug_me core
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Using GDB – run & breakpoints
코드의 실행
run
실행중
break
break
break
break
의심스러운 지점에 stop하는 방법
[file:]function
- set breakpoint
class::member_fn
debug_me.c:9 (break on line 9)
main (break on function main)
코드 보기
list
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Using GDB – stepping
코드의 단계적 실행
next, n : 1라인 실행 후 중단, 함수는 바로 실행(1라인처
럼)
step, s : next와 유사, 함수의 경우 함수속으로 가
서 중단
사용법 보기
Help -all
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Using GDB – printing
변수의 현재 값을 알고 싶을 때
print var
변수에 대하여 expressions, casts, and functions 가능
print i*2
print argv[argc]
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Using GDB : Commands




bt
continue, c
watch
info locals
-
print function stack
continue execution
watch an expr
local variables
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
GDB Command Collection

















quit : Quits gdb and returns back to the user prompt.
run : Starts the execution of the program being debugged.
control-c : Interrupts the execution of the program being debugged. This is
useful if the program appears to be stuck in a loop.
where : Shows where the program was stopped. A trace showing each active
function's argument list, the file that the function came from, and the next line in
the code that will be executed in the function is displayed.
up : Moves up the trace to function that called the current function.
down : Moves down the trace to function that is called by the current function.
print c : Prints out value of the variable c.
print c+x : Prints out value of the sum of the variables c and x. Note that any
regular C expression can be evaluated by print.
list : Show source code around place that program is currently stopped.
break #line-number : Sets a breakpoint at the specified line number of the
file.
break [file:]function : Sets a breakpoint at the specified function of the
file.
info breakpoints : Show the status of user-settable breakpoints
clear : Removes the breakpoint
cont : Continues the execution of a program after a control-c or a break point.
step : Executes a single statement of program and returns to the debugger.
set args: Specify the arguments to be used the next time your program is run.
next : Executes a subroutine and treats it as one instruction. debugger.
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Graphical tools - DDD
DDD(Data Display Debugger)
GDB기능을 그래픽 인터페이스로 보여줌
자료구조를 쉽게 볼 수 있는 장점이 있음.
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
Profiling

Popular tools for profiling:





gprof
 복잡한 프로그램의 경우 혹은 다른 사람의 프로그램 분석시
함수의 call tracing이 상당히 유용
 Call graph: 어떤 함수를 어떻게 call했는지 알 수 있음
Use cc/cpp options: -pg –a
컴파일 코드 수행 후 outputs gmon.out & bb.out 생성
grof 동작 및 분석 to analyze
gcov
 Test coverage
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming
More tools
또 다른 그래픽 디버깅 도구
 xxgdb : front end to gdb
 GNU Visual Debugger
메모리 디버깅 도구
 Electric fence – memory debugger
 Checker – runtime memory checker
© Yigeun Chae.
Private propriraty, do not copy
Linux System Programming