ubuntu环境如何进行代码调试 - 问答

Ubuntu环境下代码调试的常用方法

1. 打印调试法（Print Debugging）

这是最基础、最快速的调试方式，通过在代码关键位置插入打印语句，输出变量值、函数调用信息或程序状态，帮助定位问题。

Python示例：使用print()函数输出变量值或执行流程。

def add(a, b):
    print(f"Adding {a} and {b}")  # 打印输入参数
    result = a + b
    print(f"Result: {result}")    # 打印计算结果
    return result

C++示例：使用std::cout输出信息。

#include <iostream>
void add(int a, int b) {
    std::cout << "Adding " << a << " and " << b << std::endl;  // 打印输入参数
    int result = a + b;
    std::cout << "Result: " << result << std::endl;           // 打印计算结果
}

适用场景：小型项目、快速验证逻辑或临时调试。

2. 使用内置调试器（pdb/ipdb/GDB）

Python：pdb/ipdb

pdb：Python自带的命令行调试器，通过import pdb; pdb.set_trace()设置断点，进入交互式调试模式。常用命令：
- n（next）：执行下一行代码；
- c（continue）：继续执行至下一个断点；
- s（step）：进入函数内部；
- p <变量>：打印变量值；
- q（quit）：退出调试。
ipdb：pdb的增强版，提供语法高亮和更友好的交互界面，安装后用法与pdb一致。
```
pip install ipdb
```
```
import ipdb; ipdb.set_trace()  # 替换pdb.set_trace()
```

C++：GDB

GDB：GNU调试器，支持C/C++等语言，通过编译时添加-g选项保留调试信息，然后启动调试。常用命令：
- break <函数名/行号>：设置断点；
- run：启动程序；
- next（单步跳过函数）、step（单步进入函数）；
- print <变量>：打印变量值；
- backtrace：查看调用堆栈；
- quit：退出调试。
```
g++ -g -o my_program my_program.cpp  # 编译时添加-g
gdb ./my_program                     # 启动GDB
(gdb) break main                     # 设置断点
(gdb) run                            # 运行程序
```

适用场景：需要深入分析代码逻辑、变量状态或函数调用流程。

3. 使用集成开发环境（IDE）调试

IDE提供图形化界面，简化调试操作，适合大型项目或需要可视化调试的场景。

Visual Studio Code（VS Code）

Python调试：安装Python插件，创建.vscode/launch.json配置文件，指定Python解释器和脚本路径，按F5启动调试。

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

C++调试：安装C/C++扩展，创建.vscode/tasks.json（编译任务，添加-g选项）和launch.json（调试配置，关联tasks），按F5启动调试。

CLion（C++专用）

支持CMake项目，提供可视化断点、变量查看、内存分析等功能，适合复杂C++项目。
适用场景：需要高效、可视化调试的大型项目。

4. 日志记录（Logging）

通过日志模块记录程序执行过程中的详细信息，便于后续分析问题，比打印调试更灵活、可维护。

Python：使用logging模块，设置日志级别（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")  # 输出调试信息
logging.info("Program started")           # 输出普通信息

C++：使用第三方日志库（如spdlog），支持异步日志、多级别输出。
适用场景：生产环境调试、长期运行的服务或需要保留调试信息的场景。

5. 性能与内存调试工具

Valgrind（内存调试）

用于检测内存泄漏、越界访问、非法内存使用等问题，适合C/C++项目。

sudo apt install valgrind
valgrind --leak-check=yes ./my_program  # 检测内存泄漏

strace（系统调用追踪）

追踪进程的系统调用和信号，帮助分析文件操作、网络通信等问题。

sudo apt install strace
strace ./my_program  # 输出所有系统调用

ltrace（库函数调用追踪）

追踪进程的库函数调用，适合调试依赖外部库的程序。

sudo apt install ltrace
ltrace ./my_program  # 输出所有库函数调用

perf（性能分析）

分析程序性能瓶颈（如CPU热点、函数调用耗时），适合优化性能。

sudo apt install linux-tools-common linux-tools-$(uname -r)
sudo perf record ./my_program  # 记录性能数据
sudo perf report               # 查看性能报告

适用场景：性能优化、内存泄漏检测、系统调用分析。

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