Debian系统如何调试Fortran程序 - 问答

Debian系统调试Fortran程序的完整流程

一、前置准备：安装必要工具

在Debian系统中，调试Fortran程序需先安装Fortran编译器（用于编译带调试信息的程序）和GDB调试器（用于调试）。通过以下命令一键安装：

sudo apt-get update
sudo apt-get install gfortran gdb

gfortran：GNU Fortran编译器，支持Fortran 77/90/95/2003等标准，编译时需添加-g选项生成调试信息；
gdb：GNU调试器，支持Fortran语言，用于设置断点、单步执行、查看变量等操作。

二、编译Fortran程序：生成调试版本

使用gfortran编译时，必须添加-g选项（生成调试符号），否则GDB无法关联源代码与二进制文件。示例如下：

gfortran -g -o my_program my_program.f90

-g：关键选项，将源代码行号、变量名等信息嵌入可执行文件；
my_program.f90：你的Fortran源代码文件（支持.f、.f90等扩展名）；
my_program：生成的可执行文件名（可自定义）。

三、使用GDB调试：核心操作指南

启动GDB并加载编译后的程序：

gdb ./my_program

进入GDB命令行界面后，可通过以下命令完成调试：

1. 设置断点

断点是调试的“暂停点”，程序执行到此处会停止，方便检查变量或调用栈。常用命令：

在指定行设置断点（如第10行）：
```
break 10
```
在函数入口设置断点（如subroutine my_sub）：
```
break my_sub
```
查看所有断点：
```
info breakpoints
```

2. 运行程序

启动程序执行，若程序需要命令行参数（如./my_program arg1 arg2），可在run后添加：

run          # 无参数时
run arg1 arg2 # 有参数时

程序会在第一个断点处暂停（若未设置断点，则直接运行到结束）。

3. 单步执行

step（简写s）：进入当前行的函数内部（如调用call my_func时，进入my_func的代码）；
next（简写n）：执行当前行，但不进入函数内部（直接跳到下一行）；
continue（简写c）：继续执行程序，直到下一个断点或程序结束。

4. 查看变量与调用栈

查看变量值：使用print命令（简写p），如：

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

查看调用栈：使用backtrace命令（简写bt），显示当前函数的调用层次（如main→sub1→sub2），帮助定位问题发生的函数。

5. 修改变量值

调试时可动态修改变量值，验证程序逻辑。命令格式：

set variable x = 10  # 将变量x的值修改为10

6. 退出GDB

调试完成后，输入quit（简写q）退出GDB：

quit

四、进阶技巧：提升调试效率

条件断点：当满足特定条件时，断点才触发（如x > 100时暂停），减少不必要的暂停：
```
break 20 if x > 100
```
观察点：监控变量的变化（如x的值被修改时暂停），适用于查找变量意外修改的问题：
```
watch x
```
查看源代码：使用list命令（简写l）查看当前执行的源代码上下文（如前后5行）：
```
list
list 15,20 # 查看15-20行的代码
```

五、可选：使用VSCode图形化调试（适合新手）

若偏好图形界面，可通过VSCode+GDB扩展实现可视化调试：

安装VSCode与扩展：
```
sudo snap install --classic code  # 安装VSCode
```
打开VSCode，搜索并安装Fortran扩展（如“Modern Fortran”）。

配置调试环境：

创建.vscode/launch.json文件（用于定义调试配置），内容如下：

{
  "version": "0.2.0",
  "configurations": [
    {
      "name": "Fortran Debug",
      "type": "cppdbg",
      "request": "launch",
      "program": "${fileDirname}/${fileBasenameNoExtension}",
      "args": [],
      "stopAtEntry": false,
      "cwd": "${workspaceFolder}",
      "environment": [],
      "externalConsole": false,
      "MIMode": "gdb",
      "setupCommands": [
        {
          "description": "Enable pretty-printing for gdb",
          "text": "-enable-pretty-printing",
          "ignoreFailures": true
        }
      ],
      "preLaunchTask": "Build Fortran",
      "miDebuggerPath": "/usr/bin/gdb"
    }
  ]
}

创建.vscode/tasks.json文件（用于编译Fortran程序），内容如下：

{
  "version": "2.0.0",
  "tasks": [
    {
      "label": "Build Fortran",
      "type": "shell",
      "command": "gfortran -g -o ${fileDirname}/${fileBasenameNoExtension} ${file}",
      "group": {
        "kind": "build",
        "isDefault": true
      },
      "problemMatcher": ["$gcc"]
    }
  ]
}

启动调试：打开Fortran源文件，点击左侧“调试图标”→点击顶部“绿色三角形”（或按F5），即可启动调试会话。VSCode会自动编译程序并进入GDB调试界面，支持断点、单步执行、变量查看等功能。

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