Fortran第十四讲-GDB调试

Fortran程序设计第十四讲习题课与GDB调试复习第十三讲内容旧版本的Fortran特性格式：1-5列是行号第一列是C或者星号，表示本行为注释第六列如果不是空白或0，表示续行注释有效语句位置续行旧版本第一列用C或*从第7列到72列第6列非0为续行Fortran90!开始的行从第1-132列用&表示续行行号在1-5列每行程序的最前面DATA语句的使用变量初始化：DATAa,b,c/1.0,2*2.0/数组初始化：REALa(2,2)DATAa/1.,2.,3.,4./!按列优先旧的PARAMETER语句：INTEGERSIZEPARAMETER(SIZE=1000)COMMON语句用BLOCKDATA初始化COMMON块中的数据BLOCKDATAinitialINTEGERvar1,var2COMMON/mydata/var1,var2DATAvar1,var2/1,2/ENDBLOCKDATA四条不必要的子程序特性另一子程序的返回点另一入口点语句函数将内置函数作为参数传递语句函数PAUSESTOPENDPAUSE语句用于暂停程序的执行已经在Fortran95中被删掉STOP语句用于终止程序的执行可以在STOP后面加参数，形式如下：STOPstop_value例如：STOP‘Normalcompletion’当终止时，会显示这个字符串END语句在Fortran90之前，所有的程序单元都用END结束Fortran90以后，标准是用形如：ENDPROGRAMENDMODULE之类的语句当然，也可以单用END但是，内部过程和模块过程必须用ENDSUBROUTINE和ENDFUNCTION算术IF语句GOTO语句计算GOTO语句赋值GOTO语句旧的DO循环与CONTINUE多文件编译14.1迷宫的解法一设置辅助数组的解法：设置三个和maze数组一样结构的数组：Step_maze用于保存当前块在路径中的步数Leave_direction用于保存在路径中离开当前块的方向，0表示东面，1,2,3分别表示南西北From_direction表示从哪个方向到达当前块过程列表：Createmaze(maze,n)创建一个随机的二维方阵maze(n,n)，方阵的元素要么是0要么是1，1表示迷宫的通道，0表示迷宫的墙Init_random_seed()初始化随机数种子Solve(maze,n)在迷宫maze(n,n)中找到一条从maze(1,1)到maze(n,n)的路径，如果找不到，输出提示信息，找到就输出路径步骤get_new_position(n,i,j,direction)在数组direction中取得i,j的方向，并计算这个方向所对应的新的i，j值check_direction(maze,n,i,j,direction,step_maze)检查迷宫的下一个方向能否走的通14.2迷宫的解法二在这个算法中，不设置辅助数组用自定义的数据结构来保存在每个块上面的步数、方向等信息TYPE::maze_elementINTEGER::roadINTEGER::leave_directionINTEGER::from_directionINTEGER::stepENDTYPEmaze_element14.3迷宫的递归解法见代码14.4Fortran程序的调试程序的调试程序没有语法错误，但是运行出错程序运行结果和预期不符程序运行结果的精度达不到要求调试的方法：在程序中增加调试语句，来输出一些中间结果用调试软件图形化的调试软件命令行的调试软件14.5GDB的使用如果需要调试程序，编译的时候添加-g选项gfortran–gexample.f90–oexample生成的example.exe文件就是可执行文件此时，可以输入gdbexample进入调试程序14.6GDB使用概述GDB的命令可以输入help查看输入命令时，可以不用输入完整的命令，只需要前面几个字母，当然，这前面几个字母应该唯一区分了该命令输入一个或多个字母后，连按两次TAB键，可以列出所有以该字母打头的命令14.7在GDB中运行程序rrun可以在gdb中运行程序14.8暂停与恢复程序运行调试程序中，暂停程序运行是必须的，GDB可以方便地暂停程序的运行。你可以设置程序的在哪行停住，在什么条件下停住，在收到什么信号时停往等等。以便于你查看运行时的变量，以及运行时的流程。当进程被gdb停住时，你可以使用infoprogram来查看程序的是否在运行，进程号，被暂停的原因。在gdb中，我们可以有以下几种暂停方式：断点（BreakPoint）、观察点（WatchPoint）、捕捉点（CatchPoint）、信号（Signals）、线程停止（ThreadStops）。如果要恢复程序运行，可以使用c或是continue命令。14.8.1设置断点breakbreaksubroutinebreaklinenumbreak...ifcondition...可以是上述的参数，condition表示条件，在条件成立时停住。比如在循环体中，可以设置breakifi=100，表示当i为100时停住程序。查看断点：infobreakpoints[n]infobreak[n]14.8.2设置观察点观察点一般来观察某个表达式（变量也是一种表达式）的值是否有变化了，如果有变化，马上停住程序。我们有下面的几种方法来设置观察点：watchexpr为表达式（变量）expr设置一个观察点。一量表达式值有变化时，马上停住程序。rwatchexpr当表达式（变量）expr被读时，停住程序。awatchexpr当表达式（变量）的值被读或被写时，停住程序。infowatchpoints列出当前所设置了的所有观察点。14.8.3维护停止点在GDB中，如果你觉得已定义好的停止点没有用了，你可以使用delete、clear、disable、enable这几个命令来进行维护。clear清除所有的已定义的停止点。clearfunction清除所有设置在函数上的停止点。clearlinenum清除所有设置在指定行上的停止点。delete[breakpoints][range...]删除指定的断点，breakpoints为断点号。如果不指定断点号，则表示删除所有的断点。range表示断点号的范围（如：3-7）。其简写命令为d。比删除更好的一种方法是disable停止点，disable了的停止点，GDB不会删除，当你还需要时，enable即可，就好像回收站一样。disable[breakpoints][range...]disable所指定的停止点，breakpoints为停止点号。如果什么都不指定，表示disable所有的停止点。简写命令是dis.enable[breakpoints][range...]enable所指定的停止点，breakpoints为停止点号。enable[breakpoints]oncerange...enable所指定的停止点一次，当程序停止后，该停止点马上被GDB自动disable。enable[breakpoints]deleterange...enable所指定的停止点一次，当程序停止后，该停止点马上被GDB自动删除。14.8.4为停止点设定运行命令使用GDB提供的command命令来设置停止点的运行命令。也就是说，当运行的程序在被停止住时，我们可以让其自动运行一些别的命令。commands[bnum]...command-list...end为断点号bnum指写一个命令列表。当程序被该断点停住时，gdb会依次运行命令列表中的命令。例如：breakfooifx0commandsprintfxis%d/n,xcontinueend断点设置在函数foo中，断点条件是x0，如果程序被断住后，也就是，一旦x的值在foo函数中大于0，GDB会自动打印出x的值，并继续运行程序。如果你要清除断点上的命令序列，那么只要简单的执行一下commands命令，并直接在打个end就行了。14.8.5恢复程序运行和单步调试当程序被停住了，你可以用continue命令恢复程序的运行直到程序结束，或下一个断点到来。也可以使用step或next命令单步跟踪程序。continue[ignore-count]c[ignore-count]fg[ignore-count]恢复程序运行，直到程序结束，或是下一个断点到来。ignore-count表示忽略其后的断点次数。continue，c，fg三个命令都是一样的意思。stepcount单步跟踪，如果有函数调用，他会进入该函数。进入函数的前提是，此函数被编译有debug信息。很像VC等工具中的stepin。后面可以加count也可以不加，不加表示一条条地执行，加表示执行后面的count条指令，然后再停住。nextcount同样单步跟踪，如果有函数调用，他不会进入该函数。很像VC等工具中的stepover。后面可以加count也可以不加，不加表示一条条地执行，加表示执行后面的count条指令，然后再停住。until或u当你厌倦了在一个循环体内单步跟踪时，这个命令可以运行程序直到退出循环体。14.9查看栈信息查看栈信息—————当程序被停住了，你需要做的第一件事就是查看程序是在哪里停住的。当你的程序调用了一个函数，函数的地址，函数参数，函数内的局部变量都会被压入“栈”（Stack）中。你可以用GDB命令来查看当前的栈中的信息。查看函数调用栈信息的GDB命令：backtracebt14.10显示源代码GDB可以打印出所调试程序的源代码，当然，在程序编译时一定要加上-g的参数，把源程序信息编译到执行文件中。不然就看不到源程序了。当程序停下来以后，GDB会报告程序停在了那个文件的第几行上。你可以用list命令来打印程序的源代码。listlinenum显示程序第linenum行的周围的源程序。listfunction显示函数名为function的函数的源程序。list显示当前行后面的源程序。list-显示当前行前面的源程序。14.11查看运行时数据在你调试程序时，当程序被停住时，你可以使用print命令（简写命令为p），或是同义命令inspect来查看当前程序的运行数据。print命令的格式是：printexprprint/fexprexpr是表达式，是你所调试的程序的语言的表达式（GDB可以调试多种编程语言），f是输出的格式，比如，如果要把表达式按16进制的格式输出，那么就是/x。一般来说，GDB会根据变量的类型输出变量的值。但你也可以自定义GDB的输出的格式。例如，你想输出一个整数的十六进制，或是二进制来查看这个整型变量的中的位的情况。要做到这样，你可以使用GDB的数据显示格式：x按十六进制格式显示变量。d按十进制格式显示变量。u按十六进制格式显示无符号整型。o按八进制格式显示变量。t按二进制格式显示变量。a按十六进制格式显示变量。c按字符格式显示变量。f按浮点数格式显示变量。14.11.1自动显示你可以设置一些自动显示的变量，当程序停住时，或是在你单步跟踪时，这些变量会自动显示。相关的GDB命令是display。displayexprdisplay/fmtexprexpr是一个表达式，fmt表示显示的格式，当你用display设定好了一个或多个表达式后，只要你的程序被停下来，GDB会自动显示你所设置的这些表达式的值。下面是一些和display相关的GDB命令：undisplaydnums...deletedisplaydnums...删除自动显示，dnums意为所设置好了的自动显式的编号。如果要同时删除几个，编号可以用空格分隔，如果要删除一个范围内的编号，可以用减号表示（如：2-5）disabledisplaydnums...enabledisplaydnu