快速学习C语言二: 编译自动化, 静态分析, 单元测试，coredum...

破晓 · 发表于 2015-1-3 13:49:13

上次的Hello world算是入门了，现在学习一些相关工具的使用

编译自动化

写好程序，首先要编译，就用gcc就好了，基本用法如下

gcc helloworld.c -o helloworld.o

复制代码

helloworld.c是源码，helloworld.o是编译后的可执行文件，运行的话就用 ./helloworld.o就可以了。

但是如果代码写的多了，每次改动完都手动用gcc编译太麻烦了，所以要用Makefile来自动化这项工作，在当前目录下创建Makefile文件，大概如下

helloworld.o: helloworld.c
gcc helloworld.c -o helloworld.o
.PHONY: lint
lint:
splint helloworld.c -temptrans -mustfreefresh -usedef
.PHONY: run
run:
./helloworld.o
.PHONY: clean
clean:
rm *.o

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缩进为0每一行表示一个任务，冒号左边的是目标文件名，冒号后面是生成该目标的依赖文件，多个的话用逗号隔开，如果依赖文件没有更改，则不会执行该任务。

缩进为1的行表示任务具体执行的shell语句了，.PHONY修饰的目标表示不管依赖文件有没有更改，都执行该任务。

执行对应的任务的话，就是在终端上输入make 目标名，如make lint表示源码检查， make clean表示清理文件，如果只输入make，则执行第一个目标，对于上面的文件就是生成helloworld.o了。

现在修改完源码，值需要输入一个make回车就行了，Makefile很强大，可以做很多自动化的任务，甚至测试，部署，生成文档等都可以用Makefile来自动化，有点像前端的 Grunt和Java里的ant，这样就比较好理解了。

静态检查

静态检查可以帮你提前找出不少潜在问题来，经典的静态检查工具就是lint，具体到 Linux上就是splint了，可以用yum来安装上。

具体使用的话就是splint helloworld.c就行了，它会给出检查出来的警告和错误，还提供了行号，让你能很快速的修复。

值得注意的是该工具不支持c99语法，所以写代码时需要注意一些地方，比如函数里声明变量要放在函数的开始，不能就近声明，否则splint会报parse error。

静态检查工具最好不要忽略warning，但是有一些警告莫名其妙，我看不懂，所以还是忽略了一些，在使用中我加上了-temptrans -mustfreefresh -usedef这几个参数。

单元测试

安装CUnit

wget http://sourceforge.net/projects/cunit/files/latest/download
tar xf CUnit-2.1-3.tar.bz2
cd CUnit-2.1-3
./bootstrap
./configure
make
make install

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了解下单元测试的概念: 一次测试(registry)可以分成多个suit，一个suit里可以有多个 test case, 每个suit有个setup和teardown函数，分别在执行suit之前或之后调用。

下面的代码是一个单元测试的架子，这里测试的是库函数strlen，这里面只有一个suit, 就是testSuite1，testSuit1里里有一特test case，就是testcase，testcase里有一个测试，就是test_string_length。

整体上就是这么一个架子，suit,test case, test都可以往里扩展。

#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <CUnit/Basic.h>
#include <CUnit/Console.h>
#include <CUnit/CUnit.h>
#include <CUnit/TestDB.h>
// 测试库函数strlen功能是否正常
void test_string_lenth(void){
char* test = "Hello";
int len = strlen(test);
CU_ASSERT_EQUAL(len,5);
}
// 创建一特test case，里面可以有多个测试
CU_TestInfo testcase[] = {
{ "test_for_lenth:", test_string_lenth },
CU_TEST_INFO_NULL
};
// suite初始化,
int suite_success_init(void) {
return 0;
}
// suite 清理
int suite_success_clean(void) {
return 0;
}
// 定义suite集, 里面可以加多个suit
CU_SuiteInfo suites[] = {
// 以前的版本没有那两个NULL参数，新版需要加上，否则就coredump
//{"testSuite1", suite_success_init, suite_success_clean, testcase },
{"testSuite1", suite_success_init, suite_success_clean, NULL, NULL, testcase },
CU_SUITE_INFO_NULL
};
// 添加测试集, 固定套路
void AddTests(){
assert(NULL != CU_get_registry());
assert(!CU_is_test_running());
if(CUE_SUCCESS != CU_register_suites(suites)){
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
int RunTest(){
if(CU_initialize_registry()){
fprintf(stderr, " Initialization of Test Registry failed. ");
exit(EXIT_FAILURE);
}else{
AddTests();
// 第一种：直接输出测试结果
CU_basic_set_mode(CU_BRM_VERBOSE);
CU_basic_run_tests();
// 第二种：交互式的输出测试结果
// CU_console_run_tests();
// 第三种：自动生成xml,xlst等文件
//CU_set_output_filename("TestMax");
//CU_list_tests_to_file();
//CU_automated_run_tests();
CU_cleanup_registry();
return CU_get_error();
}
}
int main(int argc, char* argv[]) {
return RunTest();
}

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然后Makefile里增加如下代码

INC=-I /usr/local/include/CUnit
LIB=-L /usr/local/lib/
test: testcase.c
gcc -o test.o $(INC) $(LIB) -g $^ -l cunit
./test.o
.PHONY: test

复制代码

再执行make test就可以执行单元测试了，结果大约如下

gcc -o test.o -I /usr/local/include/CUnit -L /usr/local/lib/ -g testcase.c -l cunit
./test.o
CUnit - A unit testing framework for C - Version 2.1-3
http://cunit.sourceforge.net/
Suite: testSuite1
Test: test_for_lenth: ...passed
Run Summary: Type Total Ran Passed Failed Inactive
suites 1 1 n/a 0 0
tests 1 1 1 0 0
asserts 1 1 1 0 n/a
Elapsed time = 0.000 seconds

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可以看到testSuite1下面的test_for_lenth通过测试了。注意一下，安装完新的动态库后记得ldconfig，否则-l cunit可能会报错如果还是不行就要 /etc/ld.so.conf 看看有没有 /usr/local/lib , cunit默认把库都放这里了。

调试coredump

就上面的单元测试, 如果使用注释掉那行，执行make test时就会产生coredump。如下

// 定义suite集, 里面可以加多个suit
CU_SuiteInfo suites[] = {
{"testSuite1", suite_success_init, suite_success_clean, testcase },
//{"testSuite1", suite_success_init, suite_success_clean, NULL, NULL, testcase },
CU_SUITE_INFO_NULL
};

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但默认coredump不会保存在磁盘上，需要执ulimit -c unlimited才可以，然后要指定一下coredump的路径和格式：

echo "/tmp/core-%e-%p" > /proc/sys/kernel/core_pattern

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其中%e是可执行文件名，%p是进程id。然后编译这段代码的时候要加上-g的选项，意思是编译出调试版本的可执行文件，在调试的时候可以看到行号。

gcc -o test.o -I /usr/local/include/CUnit -L /usr/local/lib/ -g testcase.c -l cunit

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在执行./test.o后就会产生一个coredump了，比如是/tmp/core-test.o-16793, 这时候用gdb去调试该coredump，第一个参数是可执行文件，第二个参数是coredump文件

gdb test.o /tmp/core-test.o-16793

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挂上去后默认会有一些输出，其中有如下

Program terminated with signal 11, Segmentation fault.

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说明程序遇到了段错误，崩溃了，一般段错误都是因为内存访问引起的, 我们想知道引起错误的调用栈，输入bt回车，会看到类似如下的显示

(gdb) bt
#0 0x00007fe1b0b22cb2 in CU_register_nsuites () from /usr/local/lib/libcunit.so.1
#1 0x00007fe1b0b22d28 in CU_register_suites () from /usr/local/lib/libcunit.so.1
#2 0x0000000000400a8a in AddTests () at testcase.c:46
#3 0x0000000000400adf in RunTest () at testcase.c:56
#4 0x0000000000400b13 in main (argc=1, argv=0x7fff4fa51928) at testcase.c:79

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这样大概知道是咋回事了，报错在testcase.c的46行上，再往里就是cunit的调用栈了，我们看不到行号，好像得有那个so的调试信息才可以，目前还不会在gdb里动态挂符号文件，所以就先不管了，输入q退出调试器，其它命令用输入help学习下。

if(CUE_SUCCESS != CU_register_suites(suites)){

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就调用了一个CU_register_suites函数，函数本身应该没有错误，可能是传给他从参数有问题，就是那个suites，该参数构建的代码如下：

CU_SuiteInfo suites[] = {
{"testSuite1", suite_success_init, suite_success_clean, testcase },
CU_SUITE_INFO_NULL
};

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是个CU_SuiteInfo的数组，就感觉是构建这个类型没构建对，然后就看他在哪儿定义的

# grep -n "CU_SuiteInfo" /usr/local/include/CUnit/*
/usr/local/include/CUnit/TestDB.h:696:typedef struct CU_SuiteInfo {

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在/usr/local/include/CUnit/TestDB.h的696行，具体如下

typedef struct CU_SuiteInfo {
const char *pName; /**< Suite name. */
CU_InitializeFunc pInitFunc; /**< Suite initialization function. */
CU_CleanupFunc pCleanupFunc; /**< Suite cleanup function */
CU_SetUpFunc pSetUpFunc; /**< Pointer to the test SetUp function. */
CU_TearDownFunc pTearDownFunc; /**< Pointer to the test TearDown function. */
CU_TestInfo *pTests; /**< Test case array - must be NULL terminated. */
} CU_SuiteInfo;

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可以看到，该结构有6个成员，但我们定义的时候只有4个成员，没有设置pSetUpFunc和 pTearDownFunc的，所以做如下修改就能修复该问题了。

- {"testSuite1", suite_success_init, suite_success_clean, testcase },
+ {"testSuite1", suite_success_init, suite_success_clean, NULL, NULL, testcase },

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对了，gdb用yum安装就行了。

性能剖析

好些时候我们要去分析一个程序的性能，比如哪个函数调用了多少次，被谁调用了，平均每次调用花费多少时间等。这时候要用gprof,gprof是分析profile输出的。要想执行时输出profile文件编译时要加-pg选项，