Galileo Computing < openbook > Galileo Computing - Professionelle Bücher. Auch für Einsteiger.
Professionelle Bücher. Auch für Einsteiger.

Inhaltsverzeichnis
Vorwort
1 Einleitung
2 Die Installation
3 Erste Schritte
4 Linux als Workstation für Einsteiger
5 Der Kernel
6 Die Grundlagen aus Anwendersicht
7 Die Shell
8 Reguläre Ausdrücke
9 Konsolentools
10 Die Editoren
11 Shellskriptprogrammierung mit der bash
12 Die C-Shell
13 Benutzerverwaltung
14 Grundlegende Verwaltungsaufgaben
15 Netzwerkgrundlagen
16 Anwendersoftware für das Netzwerk
17 Netzwerkdienste
18 Mailserver unter Linux
19 LAMP
20 DNS-Server
21 Secure Shell
22 Die grafische Oberfläche
23 Window-Manager und Desktops
24 X11-Programme
25 Multimedia und Spiele
26 Prozesse und IPC
27 Bootstrap und Shutdown
28 Dateisysteme
29 Virtualisierung und Emulatoren
30 Softwareentwicklung
31 Crashkurs in C und Perl
32 Einführung in die Sicherheit
33 Netzwerksicherheit überwachen
A Lösungen zu den einzelnen Aufgaben
B Kommandoreferenz
C X11-InputDevices
D MBR
E Die Buch-DVDs
F Glossar
G Literatur
Stichwort

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Linux von Johannes Pl&ouml;tner, Steffen Wendzel
Das umfassende Handbuch
Buch: Linux

Linux
geb., mit 2 DVDs
1302 S., 39,90 Euro
Galileo Computing
ISBN 978-3-8362-1704-0
Pfeil 30 Softwareentwicklung
  Pfeil 30.1 Interpreter und Compiler
    Pfeil 30.1.1 C und C++
    Pfeil 30.1.2 Perl
    Pfeil 30.1.3 Java
    Pfeil 30.1.4 Tcl
    Pfeil 30.1.5 Was es sonst noch gibt
  Pfeil 30.2 Shared Libraries
    Pfeil 30.2.1 Vorteile der Shared Libraries
    Pfeil 30.2.2 Statisches Linken
    Pfeil 30.2.3 Die Dateien
  Pfeil 30.3 Debugging
    Pfeil 30.3.1 Vorbereitung
    Pfeil 30.3.2 Konsolenarbeit
    Pfeil 30.3.3 ddd
  Pfeil 30.4 Profiling
    Pfeil 30.4.1 Compiler-Option
    Pfeil 30.4.2 gprof verwenden
    Pfeil 30.4.3 Profiling-Daten lesen
  Pfeil 30.5 Tracing
  Pfeil 30.6 Hilfe beim Finden von Bugs
    Pfeil 30.6.1 ProPolice
    Pfeil 30.6.2 flawfinder und RATS
    Pfeil 30.6.3 Electric Fence
  Pfeil 30.7 Integrierte Entwicklungsumgebungen
  Pfeil 30.8 make
    Pfeil 30.8.1 Makefile
    Pfeil 30.8.2 Makefile-Makros
    Pfeil 30.8.3 Shellvariablen in Makefiles
    Pfeil 30.8.4 Einzelne Targets übersetzen
    Pfeil 30.8.5 Spezielle Targets
    Pfeil 30.8.6 Tipps im Umgang mit make
  Pfeil 30.9 Die GNU Autotools
  Pfeil 30.10 lex/flex und yacc/bison
    Pfeil 30.10.1 flex grundlegend anwenden
    Pfeil 30.10.2 bison/yacc grundlegend anwenden
  Pfeil 30.11 Unix-Software veröffentlichen
    Pfeil 30.11.1 Wichtige Dateien
  Pfeil 30.12 Manpages erstellen
    Pfeil 30.12.1 groff nutzen
    Pfeil 30.12.2 Die Manpage installieren
  Pfeil 30.13 Versionsmanagement
    Pfeil 30.13.1 CVS
    Pfeil 30.13.2 Subversion
  Pfeil 30.14 Wichtige Bibliotheken
    Pfeil 30.14.1 Entwicklung grafischer Oberflächen
    Pfeil 30.14.2 Weitere Bibliotheken
  Pfeil 30.15 Zusammenfassung
  Pfeil 30.16 Aufgaben


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30.3 Debugging  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Ein sehr wichtiges Werkzeug in der Softwareentwicklung ist der Debugger. Jede gute Entwicklungsumgebung beinhaltet entweder selbst einen Debugger (das ist beispielsweise bei Microsofts Visual-Studio/.NET der Fall) oder greift auf einen externen Debugger zurück (etwa Kdevelop unter Linux).

Ein Debugger hat die Aufgabe, das Fehlverhalten von Programmen für den Entwickler auffindbar zu machen. Dabei kann man Programmanweisung für Programmanweisung einzeln ablaufen lassen, während man parallel beispielsweise den Inhalt diverser Variablen im Blick behält.

Wir werden uns in diesem Buch mit dem mächtigsten freien Unix-Debugger auseinandersetzen: dem GNU-Debugger. Der GNU-Debugger gdb ist eigentlich auf jedem Linux- und BSD-System vorhanden und aufgrund seiner Verfügbarkeit auf diversen Plattformen sowie seines großen Funktionsumfangs äußerst beliebt.

Leider schrecken viele Entwickler trotzdem vor diesem Debugger zurück, da seine Anwendung (ohne Zuhilfenahme von Zusatztools) auf die Konsole beschränkt ist und alle Befehle von Hand eingegeben werden müssen. Doch auch dafür gibt es Lösungen, etwa die grafischen Fontends xxgdb oder ddd.

Im Folgenden geben wir zunächst eine Einführung in das Debuggen mit dem gdb auf der Konsolenebene und kommen anschließend auf den ddd zu sprechen, der Ihnen bereits mehr Komfort bietet und einfacher zu bedienen ist.


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30.3.1 Vorbereitung  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

In diesem Kapitel werden wir ein Beispielprogramm, das mit einem Fehler versehen ist, als Debugging-Grundlage verwenden. Das Listing dieses Programms sehen Sie hier:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
char a[]="abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
  strcpy(a+26, a);
  return 0;
}

Listing 30.15  sample.c

Unser Programm nennt sich sample. Normalerweise würde man es durch einen Aufruf von

gcc -o sample sample.c

übersetzen, doch reicht dies nicht aus, um komfortabel mit dem GNU-Debugger zu arbeiten. Dazu muss man gcc die Compiler-Option -g übergeben. Der Aufruf gestaltet sich also folgendermaßen:

gcc -g -o sample sample.c

Führt man sample aus, erhält man, wie zu erwarten, eine Zugriffsverletzung im Speicher. In diesem Fall erstellen Unix-Systeme einen sogenannten Coredump. Dies ist eine Datei, deren Name sich aus dem Programmnamen und der Endung .core zusammensetzt. Diese Datei wird beim Debuggen verwendet, um die Absturzstelle im Programm aufzuspüren.

$ ./sample
Segmentation fault (core dumped)
$ ls
sample   sample.c   sample.core

Listing 30.16  sample


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30.3.2 Konsolenarbeit  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Nun werden wir uns zunächst auf der blanken Konsole bewegen und einige Grundlagen des gdb erlernen. Dazu rufen wir gdb mit der Binärdatei und der Core-Datei als Argumente auf. Nachdem die Startmeldungen erschienen sind, teilt uns gdb auch gleich die Fehlerquelle mit, bei der die Speicherzugriffsverletzung stattfand: nämlich während eines Aufrufs der C-Libary-Funktion strcpy.

$ gdb sample sample.core
GNU gdb 6.1
Copyright 2004 Free Software Foundation, Inc.
(...)
This GDB was configured as "i386-unknown-openbsd3.6"
Core was generated by `sample'.
Program terminated with signal 11, Segmentation fault.
Reading symbols from /usr/lib/libc.so.34.2...done.
Loaded symbols for /usr/lib/libc.so.34.2
Reading symbols from /usr/libexec/ld.so...done.
Loaded symbols for /usr/libexec/ld.so
#0  0x047ad4fb in strcpy () from /usr/lib/libc.so.34.2
(gdb)

Listing 30.17  gdb starten

run und kill

Würden wir das Programm einfach durchlaufen lassen (gestartet wird mit dem Befehl run), würde sich uns die gleiche Information zeigen. Ein Programm in der Ausführung lässt sich durch den Befehl kill abbrechen.

(gdb) run
Starting program: /home/cdp_xe/test/sample
Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x000bc523 in strcpy () from /usr/lib/libc.so.34.2

Listing 30.18  sample durchlaufen lassen

list

Möchte man sich nun den Sourcecode des Programms ansehen, ruft man einfach den Befehl list auf. Dabei wird wahrscheinlich nicht gleich der gesamte Quelltext angezeigt. Durch mehrmaliges Betätigen der Enter-Taste werden weitere Zeilen inklusive deren Zeilennummern angezeigt. Wenn alle Zeilen durchlaufen wurden, erhalten Sie eine entsprechende Meldung.

Breakpoints

Möchte man nun einen Breakpoint setzen, ist es von großem Vorteil, die Zeilennummern zu kennen, die man, wie Sie ja nun wissen, via list herausbekommt. Dabei verwendet man den Befehl break, der als Parameter die Nummer der Zeile übergeben bekommt, in der ein Breakpoint gesetzt werden soll.


Da fast jedes Softwareprojekt aus mehreren Quelldateien besteht, reicht es natürlich nicht aus, wenn man irgendeine Zeilennummer für einen Breakpoint angeben kann. Um zusätzlich die Quelldatei anzugeben, wird der Dateiname einfach zusätzlich bei break übergeben: break x.c:7.


(gdb) list
1       #include <stdio.h>
2       #include <string.h>
3
4       int main(int argc, char *argv[])
5       {
6          char a[]="abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
7
8          strcpy(a+26, a);
9
10         return 0;
11      }
(gdb)
Line number 12 out of range; sample.c has 11 lines.
(gdb) break 7
Breakpoint 1 at 0x1c0005fd: file sample.c, line 7.

Listing 30.19  break

Unser sample-Programm wird bei der Ausführung also nun in Zeile 7 angehalten. Da wir wissen, dass an der Speicherstelle a+26 nicht genug Platz für den Buffer-Inhalt von a sein wird, können wir – nachdem wir das Programm durch run bis zu dieser Position haben laufen lassen – den Wert von a so verändern, dass a nur noch das String-Terminierungszeichen \0 beinhaltet.

Würde nun also \0 an a+26 (dort steht sowieso ein \0) kopiert werden, würde das keine Speicherzugriffsverletzung hervorrufen, und das Programm würde normal beendet werden.

set

Der Wert einer Variablen wird mit dem Befehl set verändert:

(gdb) run
Starting program: /home/cdp_xe/test/sample
Breakpoint 1, main (argc=1, argv=0xcfbf33e0) at
sample.c:8
8          strcpy(a+26, a);
(gdb) set variable a = "\0"}

Listing 30.20  Den Wert einer Variablen anpassen

step und cont

Nun möchte man natürlich auch testen, ob die weitere Ausführung des Programms funktioniert. Hierzu kann man entweder alle weiteren Anweisungen bis zum Programmende bzw. bis zum nächsten Breakpoint automatisch ablaufen lassen (was mit dem Befehl cont erreicht wird) oder auch schrittweise vorgehen, wobei jeweils nur eine Anweisung ausgeführt wird. Dazu verwendet man den Befehl step.

(gdb) step
10         return 0;
(gdb) step
11      }
(gdb) step
0x1c0004c1 in ___start ()
(gdb) step
Single stepping until exit from function ___start,
which has no line number information.
Program exited normally.

Listing 30.21  Der Befehl step

Variablen abfragen

Möchte man hingegen beim Ablauf des Programms den Wert einer Variablen abfragen, ist auch dies kein Problem. Der Name der Variablen wird dazu einfach an den Befehl print übergeben.

(gdb) print a
$1 = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
(gdb) print argc
$3 = 1
(gdb) print argv
$4 = (char **) 0xcfbfb410
(gdb) print argv[0]
$5 = 0xcfbfb614 "/home/cdp_xe/test/sample"

Listing 30.22  print a

help

Der GNU-Debugger unterstützt noch zahlreiche weitere Funktionen, auf die wir allerdings nicht im Einzelnen eingehen können. Daher verweisen wir auf die interne Hilfe-Funktion des Debuggers, die man, wie könnte es anders sein, mit dem Befehl help aufruft.

Weitere Informationen zum gdb in ausführlicherer Form erhalten Sie über die Info-Seite des Debuggers: info gdb.


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30.3.3 ddd  topZur vorigen Überschrift

Für den Fall, dass man nicht alle gdb-Befehle direkt eingeben möchte, kann man ein Frontend zu Hilfe nehmen. Dabei gibt es verschiedene Frontends, beispielsweise ncurses-basierte für die Konsole und diverse X11-Varianten, etwa den veralteten xxgdb. Wir werden uns mit einem sehr leistungsstarken gdb-basierten X11-Debugger, dem Data Display Debugger (ddd) beschäftigen.

Der ddd ist ein vergleichsweise einfach zu verwendender Debugger mit einigen sehr interessanten Features. Entwickelt wurde der ddd an der technischen Universität Braunschweig, und er unterstützt neben C und C++ auch Fortran, Ada und einige weitere Sprachen.

Sie müssen den ddd übrigens nicht zwangsläufig in Verbindung mit dem gdb verwenden. Es können über die entsprechenden Optionen auch andere Debugger, etwa JDB, Ladebug, perldebug, wdb, xdb oder PYDB verwendet werden. Außerdem kann der ddd auch remote debuggen.

Start

Gestartet wird der ddd über den Aufruf des Kommandos ddd und Angabe der Programmdatei des zu debuggenden Programms.

Bedienung

Die Bedienung des ddd ist recht intuitiv – lesen Sie auch die Tipps, die beim Start des Tools angezeigt werden.

Erwähnenswert ist vor allen Dingen die Möglichkeit, die Strukturen des Programms grafisch hervorzuheben. Dazu klickt man eine Variable während der Laufzeit mit der rechten Maustaste an (am besten setzt man sich hierzu irgendwo Breakpoints) und klickt auf Display bzw. Display * für Pointer.

Abbildung 30.2  ddd zeigt Strukturen an.

Analog dazu kann man natürlich auch ganz einfach den gdb-Befehl graph display verwenden. Um beispielsweise den Inhalt der Variablen char *Q zu überwachen, müsste der folgende Befehl eingegeben werden:

(gdb) graph display *Q

Listing 30.23  *Q anzeigen lassen

Einzelne Werte der Strukturen lassen sich so einfach und unaufwändig überwachen und entweder direkt mit dem gdb-Befehl oder per Mausklick anpassen. Wenn Sie also mit den gdb-Befehlen auf Kriegsfuß stehen, ist dies kein Problem.



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