Debugging

Basics

"entwanzen"
kommt daher, dass die ersten Computer Relais verwendeten. Als eine Wanze ein Relais blockierte, musste man den Computer entwanzen. Deshalb der Name
Heute spricht man von einem Bug, wenn ein Programm-Fehler vorliegt
Debugging = Fehlersuche- und Behebung

Kosequenzen von Bugs

Debugging ist Notwendig
- , wenn der Code nicht Compiliert
- , wenn Software "sich anders verhält als erwartet"
- während der Entwicklung
  - Code sollte Stück für Stück entwickelt, getestet und debuggt werden

Bug: Codesegment mit nicht beabsichtigten Aktionen.
Man muss nachvollziehen:
- Was das Programm machen sollte
- Was das Programm wirklich macht
Problem: Zu viel Informationen!
Lösung: Einkreisen des Problems!

Binärcode entspricht Quellcode
Code, der eine Funktion aufruft, bekommt niemals unerwartete Argumente
Library-Funktionen funktionieren immer ohne Fehler
- malloc wird immer den angeforderten Speicher geben
Systembibliotheken und -tools sind fehlerfrei

Was

Namen und Werte aller aktiven Variablen

Debugger

Kernkonzept

ein Debugger kann Programm an einem bestimmten Punkt unterbrechen
kann bei Unterbrechung den Zustand des Programms anzeigen
ein Debugger ermöglicht, den Zustand von Programmen, die durch Laufzeitfehler abgestürzt sind, anzuzeigen
Führt oft leichter zu dem Punkt, wo der Fehler aufgetreten ist

Gesetze des Debuggen

(Zoltan Somogyi, Melbourne University)

Before you can fix it, you must be able to break it (consistently)
- Nicht reproduzierbare Bugs ... Heisenbugs ... sind schwierig
If you can‘t find a bug where you‘re looking, you‘re looking in the wrong place
- Eine Pause machen und später weitermachen, ist im Allgemeinen eine gute Idee
It takes two people to find a subtle bug, but only one of them needs to know the program
- Die zweite Person stellt Fragen, um die Annahmen des Debuggers in Frage zu stellen

wenn man Idee hat, wo der Bug ist
1. breakpoint kurz vorher setzen
2. Ab dann in Einzelschritten fortfahren
3. Nun sollte man sehen, welche Variablen einen unerwarteten Wert annehmen
wenn man weiß, welche Variable den falschen Wert hat, muss man nach dem Warum fragen
- zwei Möglichkeiten
  1. Bei der Zuweisung von der Variable ist das Statement falsch
  2. Werte anderer Variablen in diesem statement sind falsch
man kann auch eine Hypothese aufstellen:
1. "Ich denke, der Bug liegt in diesem statement"
2. Daten sammeln um Hypothese zu bestätigen
3. Änderung von Hypothese, falls die gesammelten Daten darauf hindeuten, dass Bug wo anders liegt

quit – verlässt gdb
help [CMD] – on-line Hilfe für Kommando CMD
run ARGS – Ausführen des Programms mit Argumenten ARGS
- z.B. aus dem Befehl ./prog arg1 arg2 wird im Debugger run arg1 arg2
break [PROC|LINE] – Setzen eines Haltepunks (breakpoint). Wenn das Programm die Funktion PROC (oder die Linie LINE) erhält, wird die Ausführung des Programms unterbrochen und die Kontrolle an gdb übergeben
next – single step (over procedures): Ausführen des nächsten Statements. Falls das Statement ein Funktionsaufruf ist, ausführen des gesamten Funktionskörpers
step – single step (into procedures): Ausführen des nächsten Statements. Falls das Statement ein Funktionsaufruf ist, halte beim ersten Statement in der Funktion
bt/backtrace – gibt Aufrufkette (Stack-trace) aus
- Mit core dump: Finden, welche Funktion das Programm ausgeführt hat, als es abgestürzt ist
- Bei Unterbrechung: Ausgabe der Aufrufkette
up [N] – Wechseln des Kontexts eine Ebene höher im Stack; ändert den Rahmen (Scope) einer bestimmten Funktion im Stack
down [N] – Wechseln des Kontexts eine Ebene niedriger im Stack
list [LINE/PROC] – Anzeigen des Programmcodes; zeigt 5 Zeilen Code vor und nach dem momentanen Statement
print EXPR – Zeigt die Werte der Expression EXPR

Typische Speicherfehler