Основы программирования в Linux, Мэтью Нейл

Основы программирования в Linux

на обложку

Мэтью Нейл

Шрифт:

Вы также должны убедиться в том, что у выражения макроса

assert

нет побочных эффектов. Например, если вы применяете вызов функции с побочным эффектом, этот побочный эффект не проявится в рабочем коде с отключенными макросами

assert

Выполните упражнение 10.2.

Упражнение 10.2. Программа assert.c.

Далее приведена программа assert.c, определяющая функцию, которая должна принимать положительное значение. Она защищает от ввода некорректного аргумента благодаря применению макроса

assert

После включения заголовочного файла assert.h и функции "квадратный корень", проверяющей положительное значение параметра, вы можете писать функцию

main

#include <stdio.h>

#include <math.h>

#include <assert.h>

#include <stdlib.h>

double my_sqrt(double x) {

assert(x >= 0.0);

return sqrt(x);

}

int main {

printf("sqrt +2 = %g\n", my_sqrt(2.0));

printf("sqrt -2 = %g\n", my_sqrt(-2.0));

exit(0);

}

Теперь при выполнении программы вы увидите нарушение в макросе

assert

при передаче некорректного значения. Точный формат сообщения о нарушении условия макроса assert в разных системах разный.

$ сс -о assert assert.с -lm

$ ./assert

sqrt +2 = 1.41421

assert: assert.c:7: my_sqrt: Assertion 'x >= 0.0' failed.

Aborted

Как это работает

Когда вы попытаетесь вызвать функцию

my_sqrt

с отрицательным числом, макрос

assert

даст сбой. Он предоставляет файл и номер строки, в которой нарушено условие и само нарушенное условие. Программа завершается прерыванием

abort

. Это результат вызова

abort

макросом

assert

Если вы перекомпилируете программу с опцией

– DNDEBUG

, макрос

assert

не компилируется, и вы получаете

NaN

(Not a Number, не число) — значение, указывающее на неверный результат при вызове функции

sqrt

из функции

my_sqrt

$ cc -о assert -DNDEBUG assert.с -lm

$ ./assert

sqrt +2 = 1.41421

sqrt -2 = nan

Некоторые более старые версии математической библиотеки генерируют исключение для математической ошибки, и ваша программа будет остановлена с сообщением "Floating point exception" ("Исключение для числа с плавающей точкой") вместо возврата NaN.

Устранение ошибок использования памяти

Распределение динамической памяти — богатый источник ошибок, которые трудно выявить. Если вы пишете программу, применяющую функции

malloc

free

для распределения памяти, важно внимательно следить за блоками, которые вы выделяете, и быть уверенным в том, что не используется блок, который вы уже освободили.

Обычно блоки памяти выделяются функцией

malloc

и присваиваются переменным-указателям. Если переменная-указатель изменяется, и нет других указателей, указывающих на блок памяти, он становится недоступным. Это утечка памяти, вызывающая увеличение размера программы. Если вы потеряете большой объем памяти, скорость работы вашей системы, в конце концов, снизится, и система уйдет за пределы памяти.

Если вы записываете в область, расположенную после конца выделенного блока (или перед началом блока), вы с большой долей вероятности повредите структуры данных, используемые библиотекой malloc, следящей за распределением памяти. В этом случае в какой-то момент времени вызов

malloc

или даже

free

приведет к нарушению сегментации, и ваша программа завершится аварийно. Определение точного места возникновения сбоя может оказаться очень трудной задачей, поскольку нарушение могло возникнуть задолго до события, вызвавшего аварийное завершение программы.

Неудивительно, что существуют коммерческие и бесплатные средства, способные помочь в решении проблем этих двух типов. Например, есть много разных версий функций

malloc

free

, которые содержат дополнительный код для проверки выделения и освобождения блоков памяти и пытаются учесть двойное освобождение блока и другие типы неправильного использования памяти.

ElectricFence

Библиотека ElectricFence была разработана Брюсом Перенсом (Bruce Perens). Она доступна как необязательный компонент в некоторых дистрибутивах Linux, таких как Red Hat (Enterprise и Fedora), SUSE и openSUSE, и может быть легко найдена в Интернете. Это средство пытается применять виртуальную память системы Linux для защиты памяти, используемой функциями

malloc

free

, и аварийного останова программы в момент повреждения памяти.

Выполните упражнение 10.3.

Упражнение 10.3. Применение библиотеки ElectricFence

Далее приведена программа efence.c, которая выделяет память с помощью функции

malloc

и пишет данные за концом выделенного блока. Познакомьтесь с ней и посмотрите, что произойдет.

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main {

char *ptr = (char *)malloc(1024);