gdb depurador

Cuando un programa realiza una operación ilegal, como dividir por cero, ejecución de una instrucción ilegal o acceso a un área de memoria no permitida, este programa será terminado con una senial del tipo SIGSEGV y se generará un archivo core, es lo que sucede cuando uno ve:

Segmentation fault (core dumped)

Los archivos core contienen una imagen de la memoria del proceso generada en el momento en que dicho programa ejecutó la operación ilegal. Para ver lo que sucedió se puede utilizar GDB (GNU debugger) para analizar cuál fue esa operación ilegal y sus motivos. Es neceario que el programa haya sido compilado con la opción -g para que gdb pueda mostrar información.

gdb programa core

Con esta instrucción gdb cargará el programa con el archivo core el en directorio actual.

Dado el siguiente programa:

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

char *foo(char *str)
{
    char *p = NULL;

    strcpy(p, str);
    return p;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    printf("%s\n", foo("Hello, World"));
    return 0;
}

Compilado de la siguiente forma:
    gcc hello.c -g -Wall -o hello

Y ejecutado como:

% ./hello
Segmentation Fault (core dumped)

Ejecutamos gdb: (nota: donde se lee sparc-sun-etc, leáse i686-gnu-linux-etc)

% gdb hello core
GNU gdb 4.18
Copyright 1998 Free Software Foundation, Inc.
GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
Type "how copying" to see the conditions.
There is absolutely no warranty for GDB. Type "how warranty" for details.
This GDB was configured as "sparc-sun-solaris2.5.1"...
Core was generated by ./hello'.
Program terminated with signal 11, Segmentation Fault.
Reading symbols from /usr/lib/libc.so.1...done.
Reading symbols from /usr/lib/libdl.so.1...done.
#0 0xef723d34 in strcpy () from /usr/lib/libc.so.1
(gdb)

Para hacer un backtrace (ver el contenido de la pila de ejecución) se usa el comando bt:

(gdb) bt
#0 0xef723d34 in strcpy () from /usr/lib/libc.so.1
#1 0x106c4 in foo (str=0x11288 "Hello, World") at hello.c:9
#2 0x106f8 in main (argc=1, argv=0xeffffaac) at hello.c:17

La primera línea del backtrace dice:

#0 0xef723d34 in strcpy () from /usr/lib/libc.so.1
 ^       ^          ^                   ^
 |       |          |                   |
 |       |          |                   biblioteca donde está definida la función
 |       |          |                   libc.so é la biblioteca estándar de C.
 |       |          |
 |       |          nombre de la función que estaba siendo ejecutada en el momento
 |       |          del aborto.
 |       |
 |       dirección de la operación que estaba siendo ejecutada. Generalmente no es muy
 |       úútil, a no ser que usted sea un "hardcore hacker". En ese caso no veo por qué
 |       está leyendo esto...
 |
profundidad de la pila de ejecución
quiere decir que esta función que estaba siendo ejecutada en el
momento en que el programa fue abortado.

Y lo de la segunda:

#1 0x106c4 in foo (str=0x11288 "Hello, World") at hello.c:9
 ^     ^       ^      ^                              ^    ^
 |     |       |      |                              |    |
 |     |       |      |                              |    número de la línea
 |     |       |      |                              |    que estaba siendo
 |     |       |      |                              |    ejecutada.
 |     |       |      |                              |
 |     |       |      |                              nombre del archivo donde fue
 |     |       |      |                              definida la función
 |     |       |      |
 |     |       |      los parámetros (y sus valores) con que esta función
 |     |       |      fue llamada. Observando el resto del backtrace, se puede
 |     |       |      ver que quién llamó a esta función con tal valor, fue
 |     |       |      main()
 |     |       |
 |     |       la función foo, que llamó strcpy() con parámetros
 |     |       absurdos.
 |     |
 |     etc etc
 |
 etc etc

Continuando el análisis, vimos que la función en donde ocurrió la operación ilegal fue strcpy(), o sea, una función del sistema. Suponiendo que el sistema esté libre de bugs tan estúpidos que un programa tan simple como este pueda encontrar, deducimos que la culpa es de quien llamó a strcpy(), o sea, foo()

Para cambiar el contexto de gdb al contexto de la función foo(), se usa el comando frame:

(gdb) frame 1 #1 0x106c4 in foo (str=0x11288 "Hello, World") at
hello.c:9
9 strcpy(p, str);
(gdb)

La función en donde se manifiesta el problema es strcpy() que se supone libre de problemas en sí misma. Entonces es probable que el problema se encuentre en lo parámetros pasados a ella:

(gdb) print p $1 = 0x0
(gdb) print str $2 = 0x11288 "Hello, World"

Aparentemente, el valor de str no tiene ningún error pero el de "p" es una dirección nula, que es la causa del problema. ahora para ver las fuentes donde esa función fue definida se usa el comando list

(gdb) list
4
5  char *foo(char *str)
6  {
7      char *p = NULL;
8
9      strcpy(p, str);
10
11     return p;
12 }
13

El comando list lista algunas líneas del programa en la función que está causando problemas. Para obtener más información sobre ella, use 'help list'. Ahora ya se está en condiciones de reparar el programa.

Otros comandos útiles:

Make

Make facilita bastante el mantenimiento de un programa con un tamanio razonable (más de 2 o 3 archivos fuente). Después de definir algunas reglas de administración basta tipear make para tener el programa compilado en lugar de tipear toda una línea de comando gcc.

Archivo en donde se debe colocar las reglas de compilación para un programa es Makefile

Ejemplo

# compilador a ser usado
CC = gcc
# flags a ser utilizados por el compilador a la hora de compilar las fuentes.
CFLAGS = -g -Wall
# bibliotecas a ser linkados al programa
LIBS = -lm
# lista de archivos fuente del programa
SRCS = archivo1.c archivo2.c archivo3.c
# lista de archivos objeto a ser generados a partir dos archivos fuente
OBJS = archivo1.o archivo2.o archivo3.o
# nombre del programa ejecutable a ser generado
PROG = programa
#
# Regla para compilación de dos archivos fuente (.c --> .o)
.c.o: $(SRCS)
	$(CC) -c $<
#
# Regla para linkear dos archivos objeto para un ejecutable
$(PROG): $(OBJS)
	$(CC) -o $@ $(OBJS) $(LIBS)
#
# make clean, para apagar arquivos .o e backup de fontes.
clean:
rm -f *.o
rm -f *~

Nota: deben utilizarse TABs en lugar de espacios en blanco.

Makefile puede ser adaptado para otros programas, sólo basta cambiar la lista de archivos fuente, objetos, nombre del programa y alguna flag o biblioteca que se precise.

Algunos includes y bibliotecas útiles.

Header	Biblioteca	Descripción
stdlib.h		Contiene la mayoría de las rutinas estándar de ANSI, como malloc(), free() etc
stdio.h	Estándar	Contiene las rutinas relacionadas com I/O, como printf(), scanf(), fgets(), fopen() etc.
string.h	Estándar	Rutinas de manipulción de strings, como strcmp(), memcpy(), memset() etc.
math.h	-lm	Rutinas matemáticas, como sin(), sqr(), exp() etc.
unistd.h	Estándar	Rutinas específicas de Unix, como fork(), execvp(), kill() etc