Ubuntu Fortran如何调试程序

1. 准备工作：安装必要工具
在Ubuntu上调试Fortran程序前，需安装GDB调试器和Fortran编译器（如gfortran）。通过以下命令安装：

sudo apt update
sudo apt install gdb gfortran

确保工具版本为最新，以支持最新的Fortran语法和调试功能。

2. 编译时添加调试信息
调试的核心是包含源代码级调试信息，编译时需添加-g选项。例如，对于main.f90文件：

gfortran -g -o my_program main.f90

-g选项会将变量名、行号、函数结构等信息嵌入二进制文件，使GDB能映射机器指令到源代码。

3. 使用GDB进行核心调试
GDB是Ubuntu下最常用的Fortran调试工具，以下是关键操作步骤：

• 启动GDB：加载编译后的程序：

  gdb ./my_program
  

• 设置断点：在目标位置暂停程序执行，常用方式：
  • 在函数入口设置断点：break my_subroutine（my_subroutine为子程序名）；
  • 在指定行设置断点：break main.f90:10（在第10行设置断点）。
• 运行程序：启动程序并在断点处暂停：

  run
  

  若程序需要命令行参数，可追加：run arg1 arg2。
• 单步执行：
  • next（或n）：执行下一行代码，不进入子程序；
  • step（或s）：执行下一行代码，进入子程序（查看子程序内部逻辑）。
• 查看变量值：用print（或p）命令查看变量当前值，例如：

  print i      # 查看变量i的值
  print array(1:5)  # 查看数组array的前5个元素
  

• 查看调用堆栈：用backtrace（或bt）命令显示函数调用链，帮助定位问题发生的函数层级。
• 继续执行：用continue（或c）命令让程序继续运行，直到下一个断点或程序结束。
• 退出GDB：用quit（或q）命令退出调试器。

4. 检查内存问题：Valgrind
Fortran程序常见的内存问题包括内存泄漏、数组越界等，可使用Valgrind工具检测：

valgrind --leak-check=full ./my_program

--leak-check=full选项会详细报告未释放的内存块及位置，帮助修复内存错误。

5. 可选工具：LLDB调试器
LLDB是LLVM项目的调试器，支持Fortran（需用gfortran或ifort编译）。基本用法与GDB类似：

• 启动LLDB：lldb ./my_program；
• 设置断点：breakpoint set --name my_subroutine；
• 运行程序：run；
• 查看变量：frame variable my_variable（frame variable替代GDB的print）。

6. 辅助调试技巧

• 静态代码分析：使用cppcheck或clang-tidy检查代码潜在错误（如未初始化变量、数组越界），编译前运行：

  cppcheck --enable=all main.f90
  

• 日志记录：在代码中添加write(*,*)语句输出关键变量值和程序流程，例如：

  write(*,*) "Entering subroutine my_subroutine, i=", i
  

  日志可帮助快速定位问题发生的代码段。