ubuntu環境如何進行代碼調試

Ubuntu環境下代碼調試的常用方法

1. 打印調試法（Print Debugging）

這是最基礎、最快速的調試方式，通過在代碼關鍵位置插入打印語句，輸出變量值、函數調用信息或程序狀態，幫助定位問題。

• Python示例：使用print()函數輸出變量值或執行流程。

  def add(a, b):
      print(f"Adding {a} and ")  # 打印輸入參數
      result = a + b
      print(f"Result: {result}")    # 打印計算結果
      return result
  

• C++示例：使用std::cout輸出信息。

  #include <iostream>
  void add(int a, int b) {
      std::cout << "Adding " << a << " and " << b << std::endl;  // 打印輸入參數
      int result = a + b;
      std::cout << "Result: " << result << std::endl;           // 打印計算結果
  }
  

適用場景：小型項目、快速驗證邏輯或臨時調試。

2. 使用內置調試器（pdb/ipdb/GDB）

Python：pdb/ipdb

• pdb：Python自帶的命令行調試器，通過import pdb; pdb.set_trace()設置斷點，進入交互式調試模式。常用命令：
  • n（next）：執行下一行代碼；
  • c（continue）：繼續執行至下一個斷點；
  • s（step）：進入函數內部；
  • p <變量>：打印變量值；
  • q（quit）：退出調試。
• ipdb：pdb的增強版，提供語法高亮和更友好的交互界面，安裝后用法與pdb一致。

  pip install ipdb
  

  import ipdb; ipdb.set_trace()  # 替換pdb.set_trace()
  

C++：GDB

• GDB：GNU調試器，支持C/C++等語言，通過編譯時添加-g選項保留調試信息，然后啟動調試。常用命令：
  • break <函數名/行號>：設置斷點；
  • run：啟動程序；
  • next（單步跳過函數）、step（單步進入函數）；
  • print <變量>：打印變量值；
  • backtrace：查看調用堆棧；
  • quit：退出調試。

  g++ -g -o my_program my_program.cpp  # 編譯時添加-g
  gdb ./my_program                     # 啟動GDB
  (gdb) break main                     # 設置斷點
  (gdb) run                            # 運行程序
  

適用場景：需要深入分析代碼邏輯、變量狀態或函數調用流程。

3. 使用集成開發環境（IDE）調試

IDE提供圖形化界面，簡化調試操作，適合大型項目或需要可視化調試的場景。

Visual Studio Code（VS Code）

• Python調試：安裝Python插件，創建.vscode/launch.json配置文件，指定Python解釋器和腳本路徑，按F5啟動調試。

  {
      "version": "0.2.0",
      "configurations": [
          {
              "name": "Python",
              "type": "python",
              "request": "launch",
              "program": "${file}",
              "console": "integratedTerminal"
          }
      ]
  }
  

• C++調試：安裝C/C++擴展，創建.vscode/tasks.json（編譯任務，添加-g選項）和launch.json（調試配置，關聯tasks），按F5啟動調試。

CLion（C++專用）

• 支持CMake項目，提供可視化斷點、變量查看、內存分析等功能，適合復雜C++項目。
  適用場景：需要高效、可視化調試的大型項目。

4. 日志記錄（Logging）

通過日志模塊記錄程序執行過程中的詳細信息，便于后續分析問題，比打印調試更靈活、可維護。

• Python：使用logging模塊，設置日志級別（DEBUG/INFO/WARNING/ERROR）和格式。

  import logging
  logging.basicConfig(
      level=logging.DEBUG,
      format='%(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s'
  )
  logging.debug("This is a debug message")  # 輸出調試信息
  logging.info("Program started")           # 輸出普通信息
  

• C++：使用第三方日志庫（如spdlog），支持異步日志、多級別輸出。
  適用場景：生產環境調試、長期運行的服務或需要保留調試信息的場景。

5. 性能與內存調試工具

Valgrind（內存調試）

用于檢測內存泄漏、越界訪問、非法內存使用等問題，適合C/C++項目。

sudo apt install valgrind
valgrind --leak-check=yes ./my_program  # 檢測內存泄漏

strace（系統調用追蹤）

追蹤進程的系統調用和信號，幫助分析文件操作、網絡通信等問題。

sudo apt install strace
strace ./my_program  # 輸出所有系統調用

ltrace（庫函數調用追蹤）

追蹤進程的庫函數調用，適合調試依賴外部庫的程序。

sudo apt install ltrace
ltrace ./my_program  # 輸出所有庫函數調用

perf（性能分析）

分析程序性能瓶頸（如CPU熱點、函數調用耗時），適合優化性能。

sudo apt install linux-tools-common linux-tools-$(uname -r)
sudo perf record ./my_program  # 記錄性能數據
sudo perf report               # 查看性能報告

適用場景：性能優化、內存泄漏檢測、系統調用分析。