現(xiàn)在是介紹另一個(gè)工具的時(shí)間了,在你學(xué)習(xí)C的過程中,你會(huì)時(shí)時(shí)刻刻用到它,它就是 Valgrind
。我現(xiàn)在就向你介紹 Valgrind
,是因?yàn)閺默F(xiàn)在開始你將會(huì)在“如何使它崩潰”一節(jié)中用到它。Valgrind
是一個(gè)運(yùn)行你的程序的程序,并且隨后會(huì)報(bào)告所有你犯下的可怕錯(cuò)誤。它是一款相當(dāng)棒的自由軟件,我在編寫C代碼時(shí)一直使用它。
回憶一下在上一章中,我讓你移除printf
的一個(gè)參數(shù),來是你的代碼崩潰。它打印出了一些奇怪的結(jié)果,但我病欸有告訴你為什么他會(huì)這樣打印。這個(gè)練習(xí)中我們要使用Valgrind
來搞清楚為什么。
注
這本書前面的幾章在講解一小段代碼的東西,摻雜了一些必要的工具,它們?cè)诒緯氖S嗾鹿?jié)會(huì)用到。這樣做的原因是,閱讀這本書的大多數(shù)人都不熟悉編譯語言,也必然不熟悉自動(dòng)化的輔助工具。通過先讓你懂得如何使用
make
和Valgrind
,我可以在后面使用它們更快地教你C語言,以及幫助你盡早找出所有的bug。這一章之后我就不再介紹更多的工具了,每章的內(nèi)容大部分是代碼,以及少量的語法。然而,我也會(huì)提及少量工具,我們可以用它來真正了解發(fā)生了什么,以及更好地了解常見的錯(cuò)誤和問題。
你可以用OS上的包管理器來安裝Valgrind
,但是我想讓你學(xué)習(xí)如何從源碼安裝程序。這涉及到下面幾個(gè)步驟:
./configure
來建立構(gòu)建所需的配置make
來構(gòu)建源碼,就像之前所做的那樣sudo make install
來將它安裝到你的電腦下面是執(zhí)行以上步驟的腳本,我想讓你復(fù)制它:
# 1) Download it (use wget if you don't have curl)
curl -O http://valgrind.org/downloads/valgrind-3.6.1.tar.bz2
# use md5sum to make sure it matches the one on the site
md5sum valgrind-3.6.1.tar.bz2
# 2) Unpack it.
tar -xjvf valgrind-3.6.1.tar.bz2
# cd into the newly created directory
cd valgrind-3.6.1
# 3) configure it
./configure
# 4) make it
make
# 5) install it (need root)
sudo make install
按照這份腳本,但是如果 Valgrind
有新的版本請(qǐng)更新它。如果它不能正常執(zhí)行,也請(qǐng)?jiān)囍钊胙芯吭颉?/p>
使用 Valgrind
十分簡單,只要執(zhí)行valgrind theprogram
,它就會(huì)運(yùn)行你的程序,隨后打印出你的程序運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的所有錯(cuò)誤。在這個(gè)練習(xí)中,我們會(huì)崩潰在一個(gè)錯(cuò)誤輸出上,然后會(huì)修復(fù)它。
首先,這里有一個(gè)ex3.c
的故意出錯(cuò)的版本,叫做ex4.c
。出于練習(xí)目的,將它再次輸入到文件中:
#include <stdio.h>
/* Warning: This program is wrong on purpose. */
int main()
{
int age = 10;
int height;
printf("I am %d years old.\n");
printf("I am %d inches tall.\n", height);
return 0;
}
你會(huì)發(fā)現(xiàn),除了兩個(gè)經(jīng)典的錯(cuò)誤外,其余部分都相同:
height
變量age
變量傳入第一個(gè)printf
函數(shù)現(xiàn)在我們像通常一樣構(gòu)建它,但是不要直接運(yùn)行,而是使用Valgrind
來運(yùn)行它(見源碼:"使用Valgrind構(gòu)建并運(yùn)行 ex4.c"):
$ make ex4
cc -Wall -g ex4.c -o ex4
ex4.c: In function 'main':
ex4.c:10: warning: too few arguments for format
ex4.c:7: warning: unused variable 'age'
ex4.c:11: warning: 'height' is used uninitialized in this function
$ valgrind ./ex4
==3082== Memcheck, a memory error detector
==3082== Copyright (C) 2002-2010, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==3082== Using Valgrind-3.6.0.SVN-Debian and LibVEX; rerun with -h for copyright info
==3082== Command: ./ex4
==3082==
I am -16775432 years old.
==3082== Use of uninitialised value of size 8
==3082== at 0x4E730EB: _itoa_word (_itoa.c:195)
==3082== by 0x4E743D8: vfprintf (vfprintf.c:1613)
==3082== by 0x4E7E6F9: printf (printf.c:35)
==3082== by 0x40052B: main (ex4.c:11)
==3082==
==3082== Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)
==3082== at 0x4E730F5: _itoa_word (_itoa.c:195)
==3082== by 0x4E743D8: vfprintf (vfprintf.c:1613)
==3082== by 0x4E7E6F9: printf (printf.c:35)
==3082== by 0x40052B: main (ex4.c:11)
==3082==
==3082== Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)
==3082== at 0x4E7633B: vfprintf (vfprintf.c:1613)
==3082== by 0x4E7E6F9: printf (printf.c:35)
==3082== by 0x40052B: main (ex4.c:11)
==3082==
==3082== Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)
==3082== at 0x4E744C6: vfprintf (vfprintf.c:1613)
==3082== by 0x4E7E6F9: printf (printf.c:35)
==3082== by 0x40052B: main (ex4.c:11)
==3082==
I am 0 inches tall.
==3082==
==3082== HEAP SUMMARY:
==3082== in use at exit: 0 bytes in 0 blocks
==3082== total heap usage: 0 allocs, 0 frees, 0 bytes allocated
==3082==
==3082== All heap blocks were freed -- no leaks are possible
==3082==
==3082== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v
==3082== Use --track-origins=yes to see where uninitialised values come from
==3082== ERROR SUMMARY: 4 errors from 4 contexts (suppressed: 4 from 4)
$
注
如果你運(yùn)行了
Valgrind
,它顯示一些類似于by 0x4052112: (below main) (libc-start.c:226)
的東西,而不是main.c
中的行號(hào),你需要使用valgrind --track-origins=yes ./ex4
命令來運(yùn)行你的Valgrind
。由于某些原因,valgrind
的Debian和Ubuntu上的版本會(huì)這樣,但是其它的不會(huì)。
上面那段輸出非常長,因?yàn)?code>Valgrind在明確地告訴你程序中的每個(gè)錯(cuò)誤都在哪兒。讓我們從開頭逐行分析一下(行號(hào)在左邊,你可以參照):
1
你執(zhí)行了通常的make ex4
來構(gòu)建它。確保你看到的cc
命令和它一樣,并且?guī)в?code>-g選項(xiàng),否則Valgrind
的輸出不會(huì)帶上行號(hào)。
2~6
要注意編譯器也會(huì)向你報(bào)告源碼的錯(cuò)誤,它警告你“向格式化函數(shù)傳入了過少的變量”,因?yàn)槟阃洶?code>age變量。
7
然后使用valgrind ./ex4
來運(yùn)行程序。
8
之后Valgrind
變得十分奇怪,并向你報(bào)錯(cuò):
14~18
在main (ex4.c:11)
(意思是文件ex4.c
的main
函數(shù)的第11行)的那行中,有“大小為8的未初始化的值”。你通過查看錯(cuò)誤找到了它,并且在它下面看到了“棧蹤跡”。最開始看到的那行(ex4.c:11)
在最下面,如果你不明白哪里出錯(cuò)了,你可以向上看,比如printf.c:35
。通常最下面的一行最重要(這個(gè)例子中是第18行)。
20~24
下一個(gè)錯(cuò)誤位于 main
函數(shù)中的 ex4.c:11
。Valgrind
不喜歡這一行,它說的是一些 if 語句或者 while 循環(huán)基于一個(gè)未初始化的值,在這個(gè)例子中是height
。
25~35
剩下的錯(cuò)誤都大同小異,因?yàn)檫@個(gè)值還在繼續(xù)使用。
37~46
最后程序退出了,Valgrind
顯示出一份摘要,告訴你程序有多爛。
這段信息讀起來會(huì)相當(dāng)多,下面是你的處理方法:
Valgrind
重新運(yùn)行它來檢查。 Valgrind
下不出現(xiàn)任何錯(cuò)誤信息,應(yīng)該就好了。你可能學(xué)會(huì)了如何編寫代碼的一些技巧。在這個(gè)練習(xí)中我并不期待你馬上完全掌握Valgrind
,但是你應(yīng)該安裝并且學(xué)會(huì)如何快速使用它,以便我們將它用于后面的練習(xí)。
Valgrind
和編譯器修復(fù)這個(gè)程序。Valgrind
相關(guān)的資料。Valgrind
的源碼是如何在目錄下組織的,并且閱讀它的Makefile文件。不要擔(dān)心,這對(duì)我來說沒有任何意義。