Tipp: a diák között lépkedni a J és K billentyúkkel lehet. Szöveges kereséshez ctrl-F használható.
Letöltés
Programozás alapjai 2.
Hibakeresés, tesztelés
madártávlatból
Szeberényi Imre
BME IIT
<szebi@iit.bme.hu>
M Ű E GY E T E M 1 7 82
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 1-
Hibakeresés módszerei
Álmódszerek:
– Erősen nézzük a kódot
– Másokat hibáztatunk
– Jó ötletnek tűnt ...
Valódi módszerek:
–
–
–
–
Nyomkövető kiíratások
Debugger használata
Trace generátor (automatikus)
Kód analizátor használata
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 2-
Nyomkövető kiírások
Tanuláskor, egyszerű programok estén:
1. Nyomkövető kiírások a kódban
#ifdef DEBUG
std::cout << ”Kakukk << std::endl;
#endif
2. Saját eszközök, makrók, sablonok
#ifdef DEBUG
#define BAJ_VAN_HA_EZ_IGAZ(e) if ((e)) { \
std::cout << "'" << #e << "' Kifejezes IGAZ ebben a sorban: " \
<< __LINE__ << std::endl; }
#endif
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 3-
Tanuláshoz
Utasítások eredménye azonnal:
• C++ interpreter (pl. root, cling)
– https://root.cern.ch/cling-brief Pl:
[cling]$ #include <iostream>
[cling]$ std::cout << 100 << std::endl;
100
• Trükkös makrók, sablonok, amikkel kiíratható
az utasítás és az eredménye is
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 4-
_ makró és társai
Nem kell megérteni. Szabad használni.
#define _(...) \
std::cout<< #__VA_ARGS__";"<< "// "; __VA_ARGS__
_(std::cout << 100 << std::endl);
std::cout << 100 << std::endl; // 100
Ezt használjuk a mintapéldákban is.
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 5-
Tesztelési követelmények
• Legyen független, és megismételhető
• Legyen áttekinthető és tükrözze a tesztelt
kód struktúráját.
• Legyen hordozható és újrafelhasználható.
• Segítsen a teszt írójának a problémára
koncentrálni.
• Legyen gyors és automatizálható.
• Gyakran a forás kód tárolójába (pl. git) való
betétel feltétele az ún. unit teszt sikeressége.
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 6-
Google Test
• Kis méretű, forráskódban elérhető
http://code.google.com/p/googletest/
• Platformfüggetlen
(WinX, MAC, LINUX, Windows
Mobile, MinGW, …)
• Assertion – alapú
– success, nonfatal, fatal
• Teszt program:
– teszt esetek
• tesztek
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 7-
Assertion
• Hasonlító függvényeket hívnak
– Hiba esetén kiírják a hiba helyét, kódját
• ASSERT_*
– fatális hiba – a program megáll
• EXPECT_*
– nem fatális hiba – tovább fut
ASSERT_EQ(4, 2*2) << "2*2 hiba";
for (int i = 0; i < 10; i++) {
EXPECT_LT(i-1, 2*i) << "i nem kisebb mint 2*i! i=" << i;
}
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 8-
Egyszerű feltételek
Utasítás
Teljesülnie kell
EXPECT_EQ(expected, actual)
expected == actual
EXPECT_NE(val1, val2)
val1 != val2
EXPECT_LT(val1, val2)
val1 < val2
EXPECT_LE(val1, val2)
val1 <= val2
EXPECT_GT(val1, val2)
val1 > val2
EXPECT_GE(val1, val2)
val1 >= val2
EXPECT_STREQ(exp_str, act_str)
a két C string azonos
EXPECT_STRNE(str1, str2);
a két C string nem azonos
EXPECT_STRCASEEQ(exp, act);
a két C string azonos (kis/nagy betű az.)
EXPECT_STRCASENE(str1, str2)
a két C string nem azonos (kis/nagy b.)
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 9-
Egyszerű példa
#include "gtest/gtest.h"
#include "sablonjaim.hpp"
// mai ora sablonjai
TEST(Sablonjaim, maxInt) {
EXPECT_EQ(20, max(3,20) << "maximum nem OK!";
}
TEST(Sablonjaim, maxDouble) {
EXPECT_EQ(4.2, max(4.2, 3.1));
}
// A main automatikusan hozzáadódik
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 10 -
Problémák a HSZK-ban
• VS ingyenes változatával nem fordul (tuple par.)
• CB-vel rendben, van de érzékeny a jó lib-re.
– include
– win32
• gtest.lib, gtest_main-mdd.lib (Visual Studio-hoz)
• libgtestd.a, libgtest_maind.a (CodeBloks-hoz)
• További beállításokra lehet szükség:
– Projektfájlban a megfelelő útnév beállítása:
• CB: Project ->Build options ->Linker settings, Search directories
• VS: Project-> Properties -> C++ -> General (additional dir),
Project-> Properties -> linker -> Input (Additional dep.)
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 11 -
gtest_lite
• A prog2 tárgyhoz készült.
• Lényegében a gtest fontosabb lehetőségeit
valósítja meg kompatibilis módon.
• Ronda makrókkal és statikus objektummal operál.
• HF-ben használható ill. használandó.
• Csak egyszerű teszteket és
• csak az EXPECT_* alakú ellenőrzéseket támogat.
• Kivételek ellenőrzését is lehetővé teszi.
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 12 -
gtest_lite példa
#include "gtest_lite.h"
#include "sablonjaim.h"
int main() {
Ezekben tér el az
eredetitől.
TEST(Sablonjaim, maxInt) {
EXPECT_EQ(20, max(3,20) << "maximum nem OK!";
} END
TEST(Sablonjaim, maxDouble) {
EXPECT_EQ(4.2, max(4.2, 3.1)) ;
} END
}
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 13 -
További ellenőrzések
Utasítás
Teljesülnie kell
EXPECT_THROW(statement, excep_type)
adott típust dobnia kell
EXPECT_ANY_THROW(statement)
bármit kell dobnia
EXPECT_NO_THROW(statement)
nem dobhat
EXPECT_PRED_FORMAT1(pred, val1)
pred(val1) == true
EXPECT_PRED_FORMAT2(pred, val1, val2)
pred(val1, val2) == true
EXPECT_FLOAT_EQ(expected, actual)
expected ~= actual
EXPECT_DOUBLE_EQ(expected, actual)
expected ~= actual
EXPECT_NEAR(val1, val2, abs_error)
abs(val1-val2) <= abs_error
SUCCEED()
siker
FAIL(); ADD_FAILURE()
végzetes; nem végzetes
ADD_FAILURE_AT("file_path", line_number);
nem végzetes
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 14 -
Memória kezelés problémái
• Ritkán futó programágakon gyakran:
– hibás pointer kezelés
– felszabadítatlan terület
• Hosszan futó program felzabálja a memóriát
– gép lelassul, mert a tárat diszkre írja (swap)
• Hibás inputra
– túlcímzés, buffer overflow hiba
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 15 -
Buffer overflow példa
...
char buff[6];
hosszabb inputra
bool pass = false;
felülíródik
int main(void) {
cout << "Jelszo: ";
cin >> buff;
if (strcmp(buff, "titok") != 0) {
cout << "*** Hibas jelszo ***" << endl;
} else {
cout << "Helyes jelszo" << endl;
pass = true;
}
if (pass) {
cout <<" >> Hozzaferhet a titokhoz:" << endl;
printsecret(); // kiírja a titkot
}
}
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 16 -
Buffer overflow példa futtatása
$ ./buffover
Jelszo: qwqw
*** Hibas jelszo ***
$ ./buffover
Jelszo: wqwqwqwqww
*** Hibas jelszo ***
>> Hozzaferhet a titokhoz:
1. Mikor jelentkezik a buffer oveflow hiba?
a) reggel
b) aritmetikai túlcsorduláskor
c) ha elfogy a memória
d) egy változót (buffert) a program
hosszabban ír, mint annak a mérete
https://git.iik.bme.hu/Prog2/
eloadas_peldak/ea_teszt -> buffover
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 17 -
Mem. kezelés ellenőrzése
• Profi eszközök
– Fejlesztő környezet által támogatott eszközök
• cppcheck http://cppcheck.sourceforge.net/
• clang-tidy http://clang.llvm.org/extra/clang-tidy/
• google sanitizers https://github.com/google/sanitizers/wiki
– Külső eszközök
• Valgrind http://valgrind.org/
– Külső könyvtárak
• duma http://duma.sourceforge.net/
• memtrace
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 18 -
Statikus analízis példa
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
// file: errors.cpp
#include <iostream>
const int L = 30;
char* fn1(int a, int) {
char *p = new char[L];
#ifdef ALADAR
cppcheck errors.cpp
p[L] = 1;
[errors.cpp:12]: (error) Returning/dereferencing 'p'
delete p;
#else
after it is deallocated / released
delete[] p; Checking errors.cpp: ALADAR...
#endif
[errors.cpp:7]: (error) Array 'p[30]' accessed at
return p;
index 30, which is out of bounds.
}
[errors.cpp:8]: (error) Mismatching allocation and
deallocation: p
int main() {
std::cout << *fn1(30, 4) << std::endl;
}
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 19 -
Futás közbeni analízis
//file: errors.cpp
g++ -ggdb -fsanitize=address -fno-omit-frame-pointer
errors.cpp
./a.out
==3884==ERROR: AddressSanitizer: heap-use-after-free ...
#0 0x7f13cd01ecaa in operator delete[](void*) errors.cpp:10
...
#0 0x7f13cd01e6b2 in operator new[](unsigned long) errors.cpp:5
SUMMARY: AddressSanitizer: heap-use-after-free errors.cpp:17 main
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 20 -
Futás közbeni analízis /2
SUMMARY: AddressSanitizer: heap-use-after-free errors.cpp:17 main
Shadow bytes around the buggy address:
0x0c067fff9da0: fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa
0x0c067fff9db0: fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa
0x0c067fff9dc0: fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa
0x0c067fff9dd0: fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa
0x0c067fff9de0: fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa
=>0x0c067fff9df0: fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa[fd]fd fd fd
0x0c067fff9e00: fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa
0x0c067fff9e10: fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa
0x0c067fff9e20: fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa
0x0c067fff9e30: fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa
0x0c067fff9e40: fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa
Shadow byte legend (one shadow byte represents 8 application bytes):
Jelzi az illegális hozzáférés helyét a memóriában.
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 21 -
memtrace
• Preprocesszor segítségével lecseréli a new,
és delete hívásokat.
• Így ellenőrizni tudja azok használatát.
• Kanari byte-ok elhelyezésével
felszabadításkor ellenőrzi a túlcímzést.
• Program megálláskor az ellenőrzi, hogy
minden fel lett-e szabadítva.
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 22 -
memtrace és C++11
• C++11-től a delete kulcsszó nem csak
operátorként jelenik meg a nyelvben, hanem
osztály deklarációkban a tagfüggvény törzse
helyett is szerepelhet. Itt azonban nem
szabad lecserélni ....
• A standard header-ekben gyakran előfordul.
• Alkalmas include sorrenddel a probléma
legtöbbször megkerülhető.
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 23 -
memtrace::mem_dump
• Adott címtől kezdődően megadott hosszúsággal
kiírja a memória tartalmát a képernyőre.
Pl:
Dump: (addr: 0028FE7E)
0000:* 73 73 73 7a 69 61 20 43 2b 2b 2b 2b 2b 20 2b 20 ssszia C+++++ +
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2021.02.15.
- 24 -
