利用__FILE__, __LINE__, __FUNCTION__跟踪调试程序

关键词： 跟踪    调试    _FILE_    _LINE_                                          

作为一个Linux系统下的C程序员，你可能发现调试程序是个比较麻烦的工作，虽然已经有gdb，kgdb等专业的调试软件，但如果对这些软件运用不熟练是根本达不到调试程序找出bug的目的的。又或者你对gdb已经很熟了，但运行gdb开始调试后在哪里设置断点成了你头痛的问题？当然，你可以从程序开始就以单步运行step by step来调试程序，但这会耗去你很多时间。
如果你能很好地跟踪并记录程序的运行情况，那么一切将变得简单。下面我以一个实例说明我是如何操作的：
首先我有一个程序主体main，其代码如下：
//////////////////////////////trace.c 开始///////////////////////////////////////////
/*********************************************************************
*filename: trace.c
*purpose: demonstrate how to trace program easily. We'll
*         get every source filename, function-name, and the
*         current line number wrote into a stream. The stream
*         can be a file descriptor or stdout
*wrote by: zhoulifa([e-mail]) 周立发()
*date time:2005-11-30 00:30
*Note: 任何人可以任意复制代码并运用这些代码，当然包括你的商业用途
*                         但请遵循GPL        
*********************************************************************/

#include "global.h"
#include "MyFuncOne.h"
#include "MyFuncTwo.h"

int x;

int main(int argc, char ** argv)
{
    x = 5;
    dump(stdout, "now: x=%d", x);
    MyFuncOne();
    MyFuncTwo();
    dump(stdout, "now: x=%d", x);
    return 0;
}
//////////////////////////////trace.c 结束///////////////////////////////////////////

这个main里面引用了global.h，MyFuncOne.h，MyFuncTwo.h等，global.h里面是一个宏定义，定义了dump宏，其内容如下：
//////////////////////////////global.h 开始///////////////////////////////////////////
#ifndef GLOBAL_H
    #define GLOBAL_H
    #include "dump.h"

/*********************************************************************
*filename: global.h
*purpose: dump function declare
*wrote by: zhoulifa([e-mail]) 周立发()
*date time:2005-11-30 00:30
*Note: 任何人可以任意复制代码并运用这些代码，当然包括你的商业用途
*                         但请遵循GPL        
*********************************************************************/
    #ifdef DEBUG
        #define dump(fp, x...)  debug_print(fp, __FILE__, __LINE__, __FUNCTION__, ##x);
    #else
        #define dump(fp, x...)
    #endif

#endif
//////////////////////////////global.h 结束///////////////////////////////////////////
global.h这里又引用了dump.h，其内容稍后再贴出来。
MyFuncOne.h和MyFuncTwo.h分别定义了两个函数MyFuncOne和MyFuncTwo，其内容如下：
//////////////////////////////MyFuncOne.h 开始///////////////////////////////////////////
#ifndef MYFUNC_ONE_H
    #define MYFUNC_ONE_H
    #include "global.h"
/*********************************************************************
*filename: MyFuncOne.h
*purpose: MyFuncOne function declare
*wrote by: zhoulifa([e-mail]) 周立发()
*date time:2005-11-30 00:30
*Note: 任何人可以任意复制代码并运用这些代码，当然包括你的商业用途
*                         但请遵循GPL        
*********************************************************************/
    void MyFuncOne();
#endif
//////////////////////////////MyFuncOne.h 结束///////////////////////////////////////////

//////////////////////////////MyFuncTwo.h 开始///////////////////////////////////////////
#ifndef MYFUNC_TWO_H
    #define MYFUNC_TWO_H
    #include "global.h"
/*********************************************************************
*filename: MyFuncTwo.h
*purpose: MyFuncTwo function declare
*wrote by: zhoulifa([e-mail]) 周立发()
*Note: 任何人可以任意复制代码并运用这些代码，当然包括你的商业用途
*                         但请遵循GPL        
*********************************************************************/
    void MyFuncTwo();
#endif
//////////////////////////////MyFuncTwo.h 结束///////////////////////////////////////////

//////////////////////////////MyFuncOne.c 开始///////////////////////////////////////////
#include "MyFuncOne.h"

extern int x;
/*********************************************************************
*filename: MyFuncOne.c
*purpose: MyFuncOne function instance
*wrote by: zhoulifa([e-mail]) 周立发()
*date time:2005-11-30 00:30
*Note: 任何人可以任意复制代码并运用这些代码，当然包括你的商业用途
*                         但请遵循GPL        
*********************************************************************/
void MyFuncOne()
{
    x *= -2;
    dump(stdout, "MyFuncOne, now: x=%d", x);
}
//////////////////////////////MyFuncOne.c 结束///////////////////////////////////////////

//////////////////////////////MyFuncTwo.c 开始///////////////////////////////////////////
#include "MyFuncTwo.h"

extern int x;
/*********************************************************************
*filename: MyFuncTwo.h
*purpose: MyFuncOne function declare
*wrote by: zhoulifa([e-mail]) 周立发()
*date time:2005-11-30 00:30
*Note: 任何人可以任意复制代码并运用这些代码，当然包括你的商业用途
*                         但请遵循GPL        
*********************************************************************/
void MyFuncTwo()
{
    x++;
    dump(stdout, "MyFuncTwo, now: x=%d", x);
}
//////////////////////////////MyFuncTwo.c 结束///////////////////////////////////////////

现在该是时候说dump了，先看看其实现：
//////////////////////////////dump.h 开始///////////////////////////////////////////
#ifndef DUMP_H
    #define DUMP_H
    #include
    #include
    #include
    #include
/*********************************************************************
*filename: dump.h
*purpose: debug_print function declare
*wrote by: zhoulifa([e-mail]) 周立发()
*date time:2005-11-30 00:30
*Note: 任何人可以任意复制代码并运用这些代码，当然包括你的商业用途
*                         但请遵循GPL        
*********************************************************************/
    void debug_print(FILE * fp, const char * filename, const int line, const char * funcname, char *fmt, ...);
#endif
//////////////////////////////dump.h 结束///////////////////////////////////////////

//////////////////////////////dump.c 开始///////////////////////////////////////////
#include "dump.h"

/*********************************************************************
*filename: dump.c
*purpose: debug_print function instance
*wrote by: zhoulifa([e-mail]) 周立发()
*date time:2005-11-30 00:30
*Note: 任何人可以任意复制代码并运用这些代码，当然包括你的商业用途
*                         但请遵循GPL        
*********************************************************************/
void debug_print(FILE * fp, const char * filename, const int line, const char * funcname, char *fmt, ...)
{
    char buf[1024];
    time_t t;
    struct tm * now;
    va_list ap;

    time(&t);
    now = localtime(&t);
    va_start(ap, fmt);
    fprintf(fp, "%04d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d -- %s(%d):%s DEBUG:@\"", now -> tm_year + 1900, now -> tm_mon + 1, now -> tm_mday, now -> tm_hour, now -> tm_min, now -> tm_sec, filename, line, funcname);
    vsprintf(buf, fmt, ap);
    fprintf(fp, "%s\"@\n", buf);
    va_end(ap);
}
//////////////////////////////dump.c 结束///////////////////////////////////////////

大家一定注意到：这个程序和大家一般写的程序并无大的区别，除了__FILE__， __LINE__， __FUNCTION__等几个宏和dump宏，__FILE__， __LINE__， __FUNCTION__是编译的时候已经内置了的几个宏，用来表明当前程序运行到了哪个源文件的哪一行，同时表明当前在哪个函数里面。而我们定义一个dump宏就是用来把这些信息送到一个文件句柄去。比如你的日志文件。这样，在任何程序需要的地方都可以加上一句dump来把需要的调试信息记录下来。
比如编译上述程序：
gcc -DDEBUG trace.c dump.c MyFuncOne.c MyFuncTwo.c -o trace
然后运行程序可以得到如下结果：
2005-11-30 00:40:38 -- trace.c(22):main DEBUG:@"now: x=5"@
2005-11-30 00:40:38 -- MyFuncOne.c(15):MyFuncOne DEBUG:@"MyFuncOne, now: x=-10"@
2005-11-30 00:40:38 -- MyFuncTwo.c(15):MyFuncTwo DEBUG:@"MyFuncTwo, now: x=-9"@
2005-11-30 00:40:38 -- trace.c(25):main DEBUG:@"now: x=-9"@
第一行：显示在trace.c源文件的第22行处，即main函数内打印出：now: x=5；
第二行：显示在MyFuncOne.c源文件的第15行处，即MyFuncOne函数内打印出：MyFuncOne, now: x=-10；
第三行：显示在MyFuncTwo.c源文件的第15行处，即MyFuncTwo函数内打印出：MyFuncTwo, now: x=-9；
第四行：显示在trace.c源文件的第25行处，即main函数内打印出：now: x=-9；

如果程序加多点dump，则程序运行到了哪里出了问题就会一目了然了。

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