调试与测试

GDB 断点、Valgrind 内存检查与 cmocka 单元测试，是写出可靠 C 代码的三件套。对照 /roadmaps/c，本课覆盖常见工具链用法。

学习目标

• 用 GDB 设断点、单步、查看变量
• 了解 Valgrind 与 AddressSanitizer
• 编写 cmocka 风格的基本测试
• 建立「先失败用例再修复」的习惯

核心概念

GDB 调试

gcc -std=c11 -g -O0 -Wall app.c -o app
gdb ./app

(gdb) break main
(gdb) run
(gdb) next          # 单步跳过函数
(gdb) step          # 单步进入函数
(gdb) print x       # 查看变量
(gdb) backtrace     # 调用栈
(gdb) continue

示例程序与 ASan

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int sum_array(const int *arr, int n) {
    int total = 0;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        total += arr[i];
    }
    return total;
}

/* 故意留 bug 供调试练习 */
char *broken_copy(const char *src) {
    char *dst = malloc(strlen(src));  /* 少分配 1 字节 */
    strcpy(dst, src);
    return dst;
}

int main(void) {
    int data[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    printf("sum=%d\n", sum_array(data, 5));

    char *s = broken_copy("debug");
    printf("copy=%s\n", s);
    free(s);
    return 0;
}

# AddressSanitizer 抓越界/泄漏
gcc -std=c11 -g -fsanitize=address app.c -o app_asan
./app_asan

cmocka 测试（概念）

#include <stdarg.h>
#include <stddef.h>
#include <setjmp.h>
#include <cmocka.h>

static void test_sum(void **state) {
    (void)state;
    int arr[] = {1, 2, 3};
    assert_int_equal(sum_array(arr, 3), 6);
}

int main(void) {
    const struct CMUnitTest tests[] = {
        cmocka_unit_test(test_sum),
    };
    return cmocka_run_group_tests(tests, NULL, NULL);
}

类似 JUnit 的 assertEquals；C 项目常在 CI 中跑测试 + ASan 构建。

与 C++/Java 对照

工具	C	C++	Java
调试器	GDB / LLDB	同左	jdb / IDE
内存检查	Valgrind、ASan	同左	GC + 有限工具
单元测试	cmocka、Unity	Google Test	JUnit
覆盖率	gcov、lcov	同左	JaCoCo

Java 有 JVM 兜底部分错误；C 越界可能静默破坏内存，必须依赖工具与规范。