2. 断点

看以下程序：

例 10.2. 断点调试实例

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	int sum = 0, i = 0;
	char input[5];

	while (1) {
		scanf("%s", input);
		for (i = 0; input[i] != '\0'; i++)
			sum = sum*10 + input[i] - '0';
		printf("input=%d\n", sum);
	}
	return 0;
}

这个程序的作用是：首先从键盘读入一串数字存到字符数组 input 中，然后转换成整型存到 sum 中，然后打印出来，一直这样循环下去。 scanf("%s", input); 这个调用的功能是等待用户输入一个字符串并回车， scanf 把其中第一段非空白（非空格、Tab、换行）的字符串保存到 input 数组中，并自动在末尾添加 '\0' 。接下来的循环从左到右扫描字符串并把每个数字累加到结果中，例如输入是 "2345" ，则循环累加的过程是(((0*10+2)*10+3)*10+4)*10+5=2345。注意字符型的 '2' 要减去 '0' 的 ASCII 码才能转换成整数值 2。下面编译运行程序看看有什么问题：

$ gcc main.c -g -o main
$ ./main
123
input=123
234
input=123234
（Ctrl-C 退出程序）
$

又是这种现象，第一次是对的，第二次就不对。可是这个程序我们并没有忘了赋初值，不仅 sum 赋了初值，连不必赋初值的 i 都赋了初值。读者先试试只看代码能不能看出错误原因。下面来调试：

$ gdb main
...
(gdb) start
Breakpoint 1 at 0x80483b5: file main.c, line 5.
Starting program: /home/akaedu/main
main () at main.c:5
5		int sum = 0, i = 0;

有了上一次的经验， sum 被列为重点怀疑对象，我们可以用 display 命令使得每次停下来的时候都显示当前 sum 的值，然后继续往下走：

(gdb) display sum
1: sum = -1208103488
(gdb) n
9			scanf("%s", input);
1: sum = 0
(gdb)
123
10			for (i = 0; input[i] != '\0'; i++)
1: sum = 0

undisplay 命令可以取消跟踪显示，变量sum 的编号是 1，可以用undisplay 1 命令取消它的跟踪显示。这个循环应该没有问题，因为上面第一次输入时打印的结果是正确的。如果不想一步一步走这个循环，可以用break 命令（简写为b ）在第 9 行设一个断点（Breakpoint）：

(gdb) l
5		int sum = 0, i;
6		char input[5];
7
8		while (1) {
9			scanf("%s", input);
10			for (i = 0; input[i] != '\0'; i++)
11				sum = sum*10 + input[i] - '0';
12			printf("input=%d\n", sum);
13		}
14		return 0;
(gdb) b 9
Breakpoint 2 at 0x80483bc: file main.c, line 9.

break 命令的参数也可以是函数名，表示在某个函数开头设断点。现在用continue 命令（简写为c ）连续运行而非单步运行，程序到达断点会自动停下来，这样就可以停在下一次循环的开头：

(gdb) c
Continuing.
input=123

Breakpoint 2, main () at main.c:9
9			scanf("%s", input);
1: sum = 123

然后输入新的字符串准备转换：

(gdb) n
234
10			for (i = 0; input[i] != '\0'; i++)
1: sum = 123

问题暴露出来了，新的转换应该再次从 0 开始累加，而 sum 现在已经是 123 了，原因在于新的循环没有把 sum 归零。可见断点有助于快速跳过没有问题的代码，然后在有问题的代码上慢慢走慢慢分析，“断点加单步”是使用调试器的基本方法。至于应该在哪里设置断点，怎么知道哪些代码可以跳过而哪些代码要慢慢走，也要通过对错误现象的分析和假设来确定，以前我们用 printf 打印中间结果时也要分析应该在哪里插入 printf ，打印哪些中间结果，调试的基本思路是一样的。一次调试可以设置多个断点，用 info 命令可以查看已经设置的断点：

(gdb) b 12
Breakpoint 3 at 0x8048411: file main.c, line 12.
(gdb) i breakpoints
Num     Type           Disp Enb Address    What
2       breakpoint     keep y   0x080483c3 in main at main.c:9
	breakpoint already hit 1 time
3       breakpoint     keep y   0x08048411 in main at main.c:12

每个断点都有一个编号，可以用编号指定删除某个断点：

(gdb) delete breakpoints 2
(gdb) i breakpoints
Num     Type           Disp Enb Address    What
3       breakpoint     keep y   0x08048411 in main at main.c:12

有时候一个断点暂时不用可以禁用掉而不必删除，这样以后想用的时候可以直接启用，而不必重新从代码里找应该在哪一行设断点：

(gdb) disable breakpoints 3
(gdb) i breakpoints
Num     Type           Disp Enb Address    What
3       breakpoint     keep n   0x08048411 in main at main.c:12
(gdb) enable 3
(gdb) i breakpoints
Num     Type           Disp Enb Address    What
3       breakpoint     keep y   0x08048411 in main at main.c:12
(gdb) delete breakpoints
Delete all breakpoints? (y or n) y
(gdb) i breakpoints
No breakpoints or watchpoints.

gdb 的断点功能非常灵活，还可以设置断点在满足某个条件时才激活，例如我们仍然在循环开头设置断点，但是仅当sum 不等于 0 时才中断，然后用run 命令（简写为r ）重新从程序开头连续运行：

(gdb) break 9 if sum != 0
Breakpoint 5 at 0x80483c3: file main.c, line 9.
(gdb) i breakpoints
Num     Type           Disp Enb Address    What
5       breakpoint     keep y   0x080483c3 in main at main.c:9
	stop only if sum != 0
(gdb) r
The program being debugged has been started already.
Start it from the beginning? (y or n) y
Starting program: /home/akaedu/main
123
input=123

Breakpoint 5, main () at main.c:9
9			scanf("%s", input);
1: sum = 123

结果是第一次执行 scanf 之前没有中断，第二次却中断了。总结一下本节用到的 gdb 命令：

表 10.2. gdb 基本命令 2

习题

1、看下面的程序：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	int i;
	char str[6] = "hello";
	char reverse_str[6] = "";

	printf("%s\n", str);
	for (i = 0; i < 5; i++)
		reverse_str[5-i] = str[i];
	printf("%s\n", reverse_str);
	return 0;
}

首先用字符串 "hello" 初始化一个字符数组 str （算上 '\0' 共 6 个字符）。然后用空字符串 "" 初始化一个同样长的字符数组 reverse_str ，相当于所有元素用 '\0' 初始化。然后打印 str ，把 str 倒序存入 reverse_str ，再打印 reverse_str 。然而结果并不正确：

$ ./main
hello

我们本来希望 reverse_str 打印出来是 olleh ，结果什么都没有。重点怀疑对象肯定是循环，那么简单验算一下， i=0 时， reverse_str[5]=str[0] ，也就是 'h' ， i=1 时， reverse_str[4]=str[1] ，也就是 'e' ，依此类推，i=0,1,2,3,4，共 5 次循环，正好把 h,e,l,l,o 五个字母给倒过来了，哪里不对了？用 gdb 跟踪循环，找出错误原因并改正。