linux编写c语言并运行,linux下如何调试C语言代码

　　冯云的博客：一个C界面设计的问题

　　C接口设计的一个问题。本质上，参数传递就是C语言中的值传递。不像Pascal和C，可以引用。这使得C语言一方面保持了简单的设计，另一方面却饱受诟病。

　　由于性能问题，必须引入指针。可以说，用C语言实现的软件，90%以上的bug都来自指针，这应该不为过。当然，设计导致的问题可能更关键，那些和指针无关。

　　纠结性能问题，水平比较低。但C语言是活跃在较低层次的语言。一旦你选择使用它，你不得不关心性能。反过来，把C模仿成更高级的语言就有点画蛇添足了。好了，我们来看一个涉及参数传递的实际相关问题，如何用C语言设计。

　　最近，我的同事正在研究类似于协议缓冲区的东西。做好这个东西不容易，尤其是在设计上。其中设计难点：设计一个合适的DSL(领域特定语言)讨论了很久，分析了好几天，今天不打算讲了。挑一件小事说：当我们解析一个二进制结构化数据块，并将其转移到C语言中，让C语言方便地访问该数据结构时，如何设计接口？

　　当目标语言不是C而是更高级的语言(尤其是有gc机制的语言)时，这个问题就不是问题了。但是C语言本身没有对象概念。

　　c语言有结构，但不具备描述动态长度的能力；没有字符串，只有定长字符数组；没有多维数组，只有一维数组。

　　C函数的参数和返回值可以是结构，但是在接口设计中，也许是因为值的传递和ABI的简单性，经常使用结构指针。返回结构指针经常受到生命周期管理的困扰。即使在C中，也是允许返回结果/对象的，但是所谓的返回值优化是相当令人困扰的(如果你打算完全放弃语言的细节，忽略细微的性能问题。所以，为什么不考虑用Java或者Python，什么都比选C好)。

　　返回一组复杂数据的常用方法有哪些？

　　最常见的方法是调用者分配空间并将其传递给处理程序。处理函数反向填充结构内容。这样做的好处是调用者可以选择是在堆栈上还是在堆上分配空间。一点提示：从语法上来说，C语言允许你传递一个数组作为指针。所以可以定义一个长度为1的结构数组类型。用起来比较好看。参见标准库中setjmp的定义。不过作为我个人的想法，我并不提倡为了减少几倍的键盘输入而在C语言设计的软件中使用过多的语言特性。

　　这种方法的缺点是调用者很难定义一个不确定的数据结构。特别是在结构中，有对其他结构的引用。

　　与此类似，会收到一个字符串。最典型的例子是标准库中的fgets，它提供了接收缓冲区的地址指针和缓冲区大小。(注：gets是一个失败的设计)同样在Windows的API中，这样的例子随处可见。

　　第二，函数本身分配内存，交给调用者释放。你只需要在内存管理的接口上达成一致。标准库中的Strdup就是这样做的，readline库中的readline也是如此。C语言使用malloc统一管理内存，不像C提供了更多的灵活性(更难控制，更容易出问题？)被新运算符重载。所以，给这个协议不会增加太多麻烦。顺便说一句，由于微软VC的CRT对malloc的实现很差，很多Windows软件都是自己实现内存管理器的。或者打开库中自定义内存管理器注入的接口。其实有点过了。在gcc提供的CRT中，malloc性能相当不错。

　　缺点呢？只能从堆中分配内存；而且增加了内存泄漏的隐患；从设计上看，也不是很干净。对于复杂的数据结构，这种方法是无能为力的。C语言里没有析构函数这种东西。

　　作为第二点的补充，很少有人用。那就是给你的系统添加gc。其实就是商定另一种内存管理方式。我们项目的部分模块正在使用中，效果还不错。Gc库已经开源，请参考这里。如果不信任这一套东西，可以考虑COM的机制：增加或减少引用。COM旨在建立一个对象模型，但遗憾的是，C语言中没有对象的概念。C级用COM有点痛苦。对于粒度更小的东西，性能也会是个问题。

　　第三，用户多。就是在函数内部开辟一个静态空间，用于数据返回。可以保证返回的指针所指向的数据的生存期，直到下一次调用同一个函数。静态空间可以在数据段声明，也可以在程序初始化的时候从堆中分配，这样在空间不够的时候可以扩展。至于这个静态空间什么时候发布，不用太担心。即使你不释放他们，你也不必感到内疚。操作系统会帮你回收，它会比你做的更好。c的诞生就是为了实现UNIX，UNIX的哲学就是写简单的程序做自己的事，让更高级的程序(通常是shell或者动态语言)组合起来，让操作系统来管理。在Windows上，Unix编程哲学可能没什么用，但原理是正确的。

　　这个方案还有一个问题，就是函数不能重入，程序安全。可以避免重新进入的问题。线程安全可以通过TLS解决。说实话，我个人并不喜欢用多线程来解决C语言中的问题。多线程也违背了Unix哲学。如果你有几件事需要协调，就用多流程；如果你同时有几百件事要做，可以考虑换个思路，玩玩二郎什么的。

　　回到我们今天面临的问题。用一个DSL来描述一个数据结构(比C的结构更有表现力)，然后生成相应语言的解析库。如果目标语言是C，我们生成的代码如何返回对C程序员友好的结构化数据？

　　这让我想起了MySQL的C语言接口。很多初学C的程序员喜欢把那些C接口“包装”成“漂亮”的C接口。直接返回矢量地图的多层模板实例。不知道有多少人做过。几年前带实习生的时候，反正见过不少。同学，如果你现在清醒过来，明白这是一件很愚蠢的事情，那么握个手，我们的想法是一样的；否则(C)封装后不是很“酷”吗？)，我们暂时没有共同语言。

　　我不是说MySQL的C接口设计的很好，但是还是比较满意的。只是C不是C，C也不是C。(换句话说，我不认为上面提到的C包是C的正确用法)我反复提到C，是因为我发现今天很大比例的C程序员其实是从C开始启蒙的，而不是相反。用C当C的危害其实小于用C当C，前者只是把车开到自行车的速度，至少不怕摔跤，跑起来可以更安全；后者，如果你非要在高速路中间踩自行车，迟早会被撞死。

　　C程序使用最方便的方法是传入一个结构指针，这样库就可以解析数据，填充这个结构。

　　但如果结构中有不定长的字符串和数组(通常后面的长度会根据之前解析的数据来确定)，对于C的编程技巧来说，允许将结构最后一个数组的长度设置为0，假设它是不定长的，这样就减少了一个间接的指针引用。但是，这种技术不能用于结构中多个不定长度的数组。)等等，很难避免指针。

　　一旦数据中出现指针(间接引用其他数据)，就会出现内存管理问题。

　　一开始考虑了非常C的方案，引入了内存管理器。这种设计在STL里。所有的STL容器都可以为灵活的内存管理指定一个分配器。几年前，我觉得这是一件相当聪明的事情。不经过深思熟虑，定制分销商到底有多大意义？自定义内存管理器很大程度上是由效率因素造成的。但是性能问题从来都不是根本问题。软件是为了达到特定的目的而制作的，软件开发的问题更多的是为了解决复杂性问题。通常复杂性导致的性能问题更加严重。然后为了解决复杂度带来的性能问题，引入更高的复杂度，恶性循环的可能性非常大。

　　即使我们传入内存管理器(或者直接在CRT中使用malloc，但是之后就不可能使用堆栈来分配空间了)，我们还是会面临新的问题，如何回收结构中间接引用的数据。引入析构函数指针？OMG .

　　后来，我们假设使用一个内部静态空间，所有分析结果都在内部分发，由我们自己管理。这些空间也可以重复使用。大部分分析结果都是临时用的，方便。而且调用者不必太在意数据的生存期。

　　但是，一旦调用方需要将结果(一个复杂的结构)保留一段时间，就会遇到困难。

　　当然，可能并不难。当我们面对这个设计难点的时候，我们都应该向上考虑一层。这是个问题吗？我们需要这样使用它吗？

　　调用者可以自己遍历这个数据结构，用自己的方式复制和组织他需要的数据。他们需要的是数据，而不是数据结构的完整拷贝。

　　经过深思熟虑，我们仍然发现保持完整的数据结构是有意义的。不像C，它没有重载对象赋值操作符的语法糖，我不喜欢用宏来模拟一个。添加一个复制函数指针其实和添加一个析构函数是一样的，对于c来说就没那么好看了(当然同时增加了开发量，我们需要编写更多的自动代码生成器)

　　最后，我们采用了调用者传入缓冲区指针的方案。解析器生成的数据结构需要放在连续的内存空间中。这样，调用者可以直接将指针定义为最终可访问的结构或联合。但是它提供了更多的内存空间来存储内部引用的数据(如字符串)。

　　因为结果数据区是调用者提供的，所以不存在数据复制移动带来的指针调整问题(调用者可以自己先分配)。

　　最后一个问题是，呼叫者如何估算数据接收区域的大小？

　　许多Windows API可以被调用两次。第一次空调算出需要的缓冲区大小，第二次就真的把数据填好了。在分析了实际需求后，我认为这在我们模块的应用中是多余的。我们可以让用户给出一个估计的大小来处理数据，一旦空间不够就返回一个错误消息。让用户扩展缓冲区并再次调用它。

　　顺便说一句，连续重试是我们最终批准的最便宜的解决方案。一开始我们觉得还是让处理器自己分配内存，自己用realloc比较好。后来发现设计完全多余。因为解析二进制流是O(1)运算，不比估计长度慢；但是调用者可以正确估计接收区域的长度，即使通过每次两次的简单方法来扩大接收区域的大小，也不会浪费太多的处理时间。即使他们需要准确地分配结果所需的内存块，他们也可以用一个足够大的公共缓冲区接收它们，然后获得长度信息，并在特定的内存上重新开始。

　　我厌倦了写作。我想表达的也表达了。今天到此为止。D

　　赞美诗前几天写了一篇关于对汉字更环保的Unicode编码方案的文章。昨晚我花了两个小时写了一个简单的C实现。你可以暂时把UTF-8或者UTF-16转换成我自己命名为UTF-C的代码，也可以把它转回来。我用了比预期更多的代码行，因为我低估了UTF-8的处理复杂度(其实并不复杂)。

　　有兴趣的同学可以看看这里。

　　由冯云于2009年1月6日晚上11: 41提交固定链接

　　评论

　　今年以来我读的第一篇散文，如饮烈酒，甘甜苍劲。

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　　寒流 (24)

　　2011年2月27日凌晨1点28分

　　Strdup是posix，不是C库。呵呵

　　发布者：

　　cc (23)

　　2010年8月6日晚上10点16分

　　哈哈，我们有共同语言。我大胆猜测，风云哥更愿意用codegen来解决语言的不足，而不是依靠某一种语言的特性。

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　　artizc (22)

　　2009年2月14日下午3点

　　第三，方法稍加修改。每个线程在函数中都有一个静态空间，它与当前线程(ID)捆绑在一起。在实现上，线程ID用作键，缓存存储在数组或HashMap中。实现相当简单，性能几乎没有变化。也能解决本文的大部分问题，只是不能重入。然而，正如冯云所说，这个问题可能不是问题。

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　　富 (21)

　　2009年1月30日上午11点04分

　　C语言标准没有明确限制返回值不能是什么，所以C允许将return struct作为返回复杂数据的方案。

　　不知道之前看过哪本书，我觉得returning struct是c的扩展，(其实不是)

　　感谢指出这个错误的朋友，我今天仔细检查了ISO C90和ISO C99的标准。D

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　　云 (20)

　　2009年1月10日下午08:01

　　你的语言技能需要提高。

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　　Avin (19)

　　2009年1月9日下午1点40分

　　这让我想起了MySQL的C语言接口。很多初学C的程序员喜欢把那些C接口“包装”成“漂亮”的C接口。直接返回矢量地图的多层模板实例。不知道有多少人做过。几年前带实习生的时候，反正见过不少。同学，如果你现在清醒过来，明白这是一件很愚蠢的事情，那么握个手，我们的想法是一样的；否则(C)封装后不是很“酷”吗？)，我们暂时没有共同语言。

　　呵呵，我以前做过这个。然而，我也没办法。我那时才学会的。

　　不管是什么，用我的小斧子试试。

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　　匿名 (18)

　　2009年1月9日下午1点14分

　　Windows api调用总是这样做。

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　　匿名 (17)

　　2009年1月8日下午05:05

　　为什么C函数不能返回结构？

　　发布者：

　　匿名 (16)

　　2009年1月8日下午3点42分

　　为什么不看看xdr？sun rpc中的数据序列化方法，如果你觉得它在进程安全性上有太多问题，那就看看cdr？c和java都在用。corba的Idl和sun rpc的xdr就是用DSL定义数据，然后交给C语言解析的两个很好的例子。我认为你们所讨论的在他们的实现中有所有的答案。

　　至于allocator，我只在loki中看到它是为小对象设计的，它专门用于分配小于64位的小对象。我觉得这方面是华立可能不讨好的地方。有时间可以做一些其他的优化。哦，您可以将它用作内存泄漏的调试器。

　　至于数据接收区的大小，我觉得stl的stringstream和string/vector都做得很好，根据需求自动增长，也让程序员灵活预留空间。但遗憾的是没有realloc。不知道你申请的具体情况是怎样的。如果每次都在没有realloc的情况下进行delete/new，会对性能产生很大的影响。

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　　snnn (15)

　　2009年1月8日下午2点49分

　　我感觉我说的是fgets。

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　　zii (14)

　　2009年1月8日中午12时09分

　　本文提出一个问题：如何用C语言接收被调用函数返回的数据块？

　　答：调用者分配内存，然后传递一个指向调用函数的指针。被呼叫者填写数据。

　　简单来说：去超市要自带购物袋。

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　　D.K (13)

　　2009年1月8日上午10点19分

　　一开始我以为指针的值等于指针指向的地址。

　　后来发现两者不对等。

　　我还是没搞清楚这两者的关系。

　　只有当指针数值的地址包含指针头数据时，才能到达指针实际数据的地址。

　　有没有一个语法或者函数来获取指向数据长度的指针？

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　　dvaknheo (12)

　　2009年1月7日晚上11点50分

　　我觉得很困惑，但又不是很懂。我说的是二进制数据的描述？

　　bioware的很多游戏文件都是用二进制描述的，比如。tlk，从Bod1开始就没有淘汰过。它可以描述文本(字符串)、配音文件(字符串)、时间轴(浮点)、颜色等。它的实现很简单，就像元数据一样。首先用一个数据结构来描述数据结构的结构，然后逐字节填充。

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　　黑色 (11)

　　2009年1月7日下午8点13分

　　我们公司大部分模块之间的数据接口都是类似fread的方案。但是，如果你看RADVISON的代码，你喜欢传输分配器。

　　GLib有点像用C写C。

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　　zelor (10)

　　2009年1月7日下午6时26分

　　分配器还可以“要求解析器生成的数据结构放在连续的内存空间中”。啊，只是真的有点奇怪。明明有分配器，却规定只能调用一次-_-！或者派一个类似realloc的发行商？

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　　隔壁天堂 (9)

　　2009年1月7日下午05:25

　　呵呵，最终解决无忧。时间真的很宝贵。省下来的时间可以用来泡妞，灌溉水。这就叫生活。

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　　lbaby (8)

　　2009年1月7日下午2点35分

　　Pool是一个内部解决方案，可以暴露而不暴露。否则，你需要记住两件事：1。结构的地址，2。游泳池。并记住它们之间的关系。

　　如果要用，最好和其他部分正交。例如，首先创建它，然后将缓冲区指针传递到池中。

　　至于pool的拉伸能力，这里就不用说了。文中已有描述。如果你遵循能减则减的原则，你就能摆脱它。

　　其实上栈或者上栈的问题，即使是分布式的，也是可以考虑的：)只要你愿意搞点花样。

　　分配器的大问题是复杂的数据结构被分配了很多次，最终需要被释放一次。这限制了分配器的设计(它必须被设计成池，而不是C标准的malloc)

　　发布者：

　　云 (7)

　　2009年1月7日下午1点43分

　　虽然内存管理器等方案还不错，但是从KISS来看，内存转移确实是最简单最灵活好用的。(注意，冯云一再强调，内存可以在堆中或堆栈上划分。似乎转移记忆是达到这个目的的唯一途径。)

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　　天堂的隔壁 (6)

　　2009年1月7日下午12:45

　　哈哈，新年快乐，特别感谢上周冯云大哥帮我画的豆浆机。豆浆好喝，呵呵。

　　平时一直用C语言，我来说一下：

　　1.c用来做一些对底层和性能要求很高的事情。如果性能不是很重要，就没必要用了。

　　2.c可以传递到结构上。对于不定结构，你可以使用空指针。

　　4.对于nginx这样的代码，可以借鉴一下里面的池的概念。也就是说，为具有不同生存期的对象定义了不同的池。在对象的开始，分配一定量的内存。当对象处于活动状态时，可以从该池中分配内存。如果还不够，请扩展这个池。当一个对象死亡时，释放这个对象的池。事实上，malloc负责pool的底层实现。但是，它的具体环境是session等具有特定生存期的对象，这与程序的原始设计有很大关系。如果是一般的内存分配，这样的事情是做不到的。

　　发布者：

　　尧卫斌 (5)

　　2009年1月7日上午10点43分

　　GLib的许多模块传递构造函数和析构函数指针，或者至少是析构函数指针。

　　发布者：

　　匿名 (4)

　　2009年1月7日上午9点10分

　　关于析构函数指针的引入，一般来说，内存是由内存分配器管理的，不同生存期的对象使用不同的管理器。如果只涉及内存的话，我觉得注册析构函数是很少见的。

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　　流放 (3)

　　2009年1月7日凌晨1点40分

　　我认为引入内存管理器是一个好方法。比如nginx这样的内存管理，有点类似Apache的apr_pool，但是更适合一般的应用。除了性能的提升，更重要的是使用更简单，最终统一发布，不容易造成内存泄露。

　　发布者：

　　流放 (2)

　　2009年1月7日凌晨1点28分

　　不懂？学习！

　　发布者：

　　星航 (1)

　　2009年1月7日上午12点23分

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