Błędy segmentacji mogą być trudne do debugowania, ponieważ często powodują awarie bez dostarczania szczegółowych komunikatów o błędach. Jednakże narzędzia takie jak GDB (GNU Debugger) mogą pomóc w zidentyfikowaniu źródła błędu segmentacji, sprawdzając stan programu i ślad stosu w momencie wystąpienia błędu.
Należy zauważyć, że błędy segmentacji są zwykle spowodowane błędami programowania i są uważane za błędy. Należy je naprawić, przeglądając i poprawiając problematyczny kod. Typowe przyczyny błędów segmentacji obejmują:
- Dereferencja do wskaźników zerowych lub niezainicjowanych
- Zapis lub odczyt poza granicami tablicy
- Korzystanie z pamięci, która została wcześniej zwolniona lub zwolniona
- Przepełnienie stosu lub uszkodzenie stosu
- Używanie niezainicjowanych zmiennych
Uważnie sprawdzając kod i używając narzędzi do debugowania, takich jak GDB, możesz zidentyfikować i naprawić błędy segmentacji, upewniając się, że Twój program działa poprawnie i nie napotyka tych błędów.
Debuger GDB
GDB (GNU Debugger) to potężne narzędzie do debugowania, które pomaga identyfikować i analizować problemy w skompilowanych programach, w tym błędy segmentacji. Umożliwia sprawdzenie stanu programu, wywołanie punktów przerwania i obserwację przebiegu wykonywania.
Aby efektywnie używać GDB do debugowania błędów segmentacji, musisz skompilować program w C++ z włączonymi symbolami debugowania. Symbole te zawierają dodatkowe informacje o strukturze programu, zmiennych i funkcjach, które pomagają w procesie debugowania.
Znajdowanie błędu segmentacji w C++ za pomocą GDB
Oto przykładowy fragment kodu, który powoduje błąd segmentacji:
#includewew główny ( ) {
wew * pt = nullptr ;
* pt = 5 ;
powrót 0 ;
}
Najpierw wyjaśnijmy kod. Następnie omówimy krok po kroku znalezienie błędu segmentacji w poprzednim kodzie.
Dyrektywa preprocesora „#include
Wewnątrz funkcji main() znajduje się deklaracja zmiennej wskaźnikowej „ptr” typu int*. Do inicjalizacji wskaźnika używana jest wartość „nullptr”, która jest specjalną wartością wskaźnika zerowego, która wskazuje, że nie wskazuje ona żadnego prawidłowa lokalizacja pamięci.
Próby dereferencji podejmowane są ze wskaźnikiem zerowym „ptr” w następującym wierszu, czyli „*ptr = 5;”. W tym przypadku, ponieważ „ptr” jest ustawione na „nullptr”, nie ma prawidłowego miejsca w pamięci, do którego można uzyskać dostęp.
Teraz omówimy kilka kroków, które należy podjąć, aby skompilować program, aby znaleźć błąd segmentacji.
Krok 1: Włącz symbole debugowania
Na początek pamiętaj o skompilowaniu programu w C++ z włączonymi symbolami debugowania. Aby podczas kompilacji dostarczyć plikowi wykonywalnemu informacje debugowania, użyj flagi „-g”. Rozważmy przypadek, w którym mamy plik C++ o nazwie „main.cpp”.
$ g++ -G main.cpp -O głównyKrok 2: Uruchom GDB
Po skompilowaniu programu z symbolami debugowania uruchom GDB, przekazując plik wykonywalny jako argument.
$ gdb głównyKrok 3: Uruchom program
Uruchom program wpisując „run” lub „r” w wierszu poleceń GDB:
$ ( gdb ) uruchomićNastępnie Twój program rozpocznie wykonywanie.
Krok 4: Zidentyfikuj błąd segmentacji
Program kontynuuje działanie, dopóki nie napotka błędu segmentacji. Następnie program przestaje działać, a GDB generuje komunikat o błędzie.
Na przykład: rozważmy wyjaśniony wcześniej kod, w którym próba przypisania wartości 5 do lokalizacji pamięci wskazywanej przez wskaźnik zerowy powoduje błąd segmentacji. Program natychmiast kończy się na linii, w której występuje błąd segmentacji.
Uruchamiając ten program z GDB, zobaczysz wyniki podobne do poniższych:
To wyjście wskazuje, że wystąpił błąd segmentacji w funkcji głównej w linii 5 pliku „main.cpp”.
Krok 5: Sprawdź ślad stosu
Aby uzyskać lepszy wgląd w błąd segmentacji, możesz sprawdzić ślad stosu za pomocą polecenia „backtrace” lub po prostu „bt”. To polecenie wyświetla sekwencję wywołań funkcji, która prowadzi do awarii.
$ ( gdb ) btWyświetlany jest ślad stosu, który wskazuje funkcje, które są wywoływane przed błędem segmentacji:
To wyjście informuje nas, że w funkcji main w linii 5 pliku „main.cpp” wystąpił błąd segmentacji.
Krok 6: Ustaw punkty przerwania
Aby zbadać sprawę dokładniej, możesz ustawić punkty przerwania w określonych wierszach kodu, aby zatrzymać wykonywanie programu w tych punktach. Pozwala to sprawdzić stan programu i jego zmienne. Na przykład, aby ustawić punkt przerwania w linii 5 pliku „main.cpp”, użyj polecenia „break” w następujący sposób:
$ ( gdb ) przerwa główny.cpp: 5Spowoduje to ustawienie punktu przerwania w linii 5 pliku „main.cpp”:
Krok 7: Wznów wykonanie
Po ustawieniu punktów przerwania wznów wykonywanie programu za pomocą polecenia „kontynuuj” lub po prostu „c”:
$ ( gdb ) KontynuowaćProgram kontynuuje działanie aż do osiągnięcia punktu przerwania.
Krok 8: Sprawdź zmienne i kod
Gdy program zatrzyma się w punkcie przerwania, można użyć różnych poleceń GDB, aby sprawdzić zmienne, przejść przez kod i zbadać przyczynę błędu segmentacji.
Krok 9: Wyjdź z GDB
Po zakończeniu debugowania możesz wyjść z GDB za pomocą polecenia „quit”:
$ ( gdb ) zrezygnowaćZapewnia to podstawowy przegląd wykorzystania GDB do wyszukiwania błędów segmentacji w programach C++. GDB udostępnia wiele innych funkcji i poleceń, które mogą pomóc w debugowaniu, a bardziej szczegółowe informacje można znaleźć w dokumentacji GDB.
Wniosek
W tym artykule pokazano wykorzystanie GDB do znalezienia błędu segmentacji w C++. Wyjaśniliśmy Ci kroki, które należy wykonać. Poniższe kroki zawierają wyczerpujące wyjaśnienie, jak znaleźć błąd segmentacji w C++ przy użyciu GDB. Wykonując poniższe kroki i wykorzystując funkcje GDB, możesz skutecznie zlokalizować i zdebugować źródło błędu segmentacji w programie C++.