Techniki programowania INP001002Wl rok akademicki 2018/19 semestr letni. Wykład 8. Karol Tarnowski A-1 p.

Transkrypt

1 Techniki programowania INP001002Wl rok akademicki 2018/19 semestr letni Wykład 8 Karol Tarnowski karol.tarnowski@pwr.edu.pl A-1 p. 411B

2 Plan prezentacji Biblioteka GSL Na podstawie:

3 Biblioteka GSL Biblioteka GSL GNU Scientific Library to zbiór implementacji numerycznych metod obliczeniowych. Biblioteka została napisana w języku C, ale możliwe jest jej wywoływanie z języków wysokiego poziomu. Kod jest rozpowszechniany w oparciu o licencję GNU General Public License.

4 Biblioteka GSL Biblioteka GSL GNU Scientific Library udostępnia wiele struktur i funkcji pozwalających na wykonywanie obliczeń związanych między innymi z: liczbami zespolonymi, wielomianami, sortowaniem, algebrą liniową, liczbami losowymi, różniczkowaniem i całkowaniem numerycznym.

5 Biblioteka GSL Kod źródłowy biblioteki GSL jest ogólnodostępny ( ). Pliki skompilowane (dla systemu Windows) są dostępne na stronie: FGSL-for-CodeBlocks html

6 Biblioteka GSL Konfiguracja Code::Blocks i GSL pobrany plik gsl-2.3.zip należy rozpakować na dysku, w środowisku Code::Blocks należy edytować ustawienia kompilatora (menu Settings -> Compiler ), w zakładce Linker settings należy dodać skompilowane pliki biblioteki (pliki *.a w katalogu lib), w zakładce Search directories należy dodać ścieżkę dostępu do katalogu include (zawierającego pliki nagłówkowe).

7 Biblioteka GSL

8 Biblioteka GSL

9 Biblioteka GSL

10 Biblioteka GSL

11 Biblioteka GSL

12 Biblioteka GSL

13 Biblioteka GSL

14 Biblioteka GSL Pliki nagłówkowe napisano w taki sposób, aby możliwe było wywoływanie biblioteki GSL bezpośrednio z programów języka C++

15 Biblioteka GSL Przykładowy program

16 Biblioteka GSL Wyznaczenie pierwiastków wielomianu

17 Biblioteka GSL Wyznaczenie pierwiastków wielomianu

18 Biblioteka GSL Rozwiązywanie układu równań Ax = b

19 Biblioteka GSL Rozwiązywanie układu równań Ax = b

20 Biblioteka GSL Rozwiązywanie układu równań Ax = b

21 Biblioteka GSL Rozwiązywanie układu równań Ax = b

22 Biblioteka GSL Rozwiązywanie równań różniczkowych zwyczajnych ogólna postać układu równań różniczkowych dy i dt t 1 f t, y t, y t dla i 1, n i n macierz Jacobiego J ij f t, y t i y j

23 Biblioteka GSL Rozwiązywanie równań różniczkowych zwyczajnych Przykład równanie nieliniowego oscylatora Van der Pola 2 u '' t u ' t u t 1 u t 0 po podstawieniu v u ' t otrzymujemy układ równań u' v v ' u v 1 u 2

24 Biblioteka GSL Rozwiązywanie równań różniczkowych zwyczajnych Program rozwiązuje zagadnienie początkowe: układ równań różniczkowych dla μ = 10 z warunkiem początkowym (u, v) = (1, 0) na zakresie zmiennej niezależnej t od 0 do 100. Program wyświetla rozwiązania wartości funkcji u oraz v dla t i = 1, 2, 100.

25 Biblioteka GSL Rozwiązywanie równań różniczkowych zwyczajnych

26 Biblioteka GSL Rozwiązywanie równań różniczkowych zwyczajnych

27 Biblioteka GSL Rozwiązywanie równań różniczkowych zwyczajnych

28 Biblioteka GSL Rozwiązywanie równań różniczkowych zwyczajnych

29 Biblioteka GSL Rozwiązywanie równań różniczkowych zwyczajnych 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00-0, ,00-1,50-2,00-2,50

30 Przykładowy projekt program oblicza odsetki od podanej kwoty przy zadanym oprocentowaniu rocznym przez ustaloną liczbę lat

31

32

33 Konfiguracja Symbole debuggowania Project >> Build options >> Produce debugging symbols [-g] (zaznaczone)

34 Konfiguracja Symbole debuggowania Project >> Build options >> Produce debugging symbols [-g] (zaznaczone)

35 Konfiguracja Symbole debuggowania Project >> Build options >> Produce debugging symbols [-g] (zaznaczone)

36 Konfiguracja Symbole debuggowania Project >> Build options >> Produce debugging symbols [-g] (zaznaczone)

37 Konfiguracja Symbole debuggowania Project >> Build options >> Produce debugging symbols [-g] (zaznaczone) Opcja Strip all symbols from binary [-s] nie powinna być zaznaczona

38 Konfiguracja Symbole debuggowania Project >> Build options >> Produce debugging symbols [-g] (zaznaczone) Opcja Strip all symbols from binary [-s] nie powinna być zaznaczona

39 Konfiguracja Symbole debuggowania Project >> Build options >> Produce debugging symbols [-g] (zaznaczone) Opcja Strip all symbols from binary [-s] nie powinna być zaznaczona Cel kompilacji Build >> Select target >> Debug

40 Konfiguracja Symbole debuggowania Project >> Build options >> Produce debugging symbols [-g] (zaznaczone) Opcja Strip all symbols from binary [-s] nie powinna być zaznaczona Cel kompilacji Build >> Select target >> Debug

41 Wstrzymywanie działania Definiowanie punktu wstrzymania Debug >> Toggle breakpoint lub F5

42 Wstrzymywanie działania Definiowanie punktu wstrzymania Debug >> Toggle breakpoint lub F5

43 Wstrzymywanie działania Definiowanie punktu wstrzymania Debug >> Toggle breakpoint lub F5

44 Wstrzymywanie działania Definiowanie punktu wstrzymania Debug >> Toggle breakpoint lub F5 Uruchomienie programu Debug >> Start lub F8

45 Wstrzymywanie działania Definiowanie punktu wstrzymania Debug >> Toggle breakpoint lub F5 Uruchomienie programu Debug >> Start lub F8

46 Wstrzymywanie działania Definiowanie punktu wstrzymania Debug >> Toggle breakpoint lub F5 Uruchomienie programu Debug >> Start lub F8

47 Okna debuggera Okna debuggera zawierają różne informacje o wykonywanym programie Debug >> Debugging windows

48 Okna debuggera Okna debuggera zawierają różne informacje o wykonywanym programie Debug >> Debugging windows

49 Okna debuggera Okna debuggera zawierają różne informacje o wykonywanym programie Debug >> Debugging windows Okno Watches pokazuje wartości zmiennych lokalnych i argumentów funkcji

50 Okna debuggera Okna debuggera zawierają różne informacje o wykonywanym programie Debug >> Debugging windows Okno Watches pokazuje wartości zmiennych lokalnych i argumentów funkcji

51 Śledzenie działania programu W celu wykonania następnych wierszy programu wykonamy polecenie Next line (F7)

52 Śledzenie działania programu W celu wykonania następnych wierszy programu wykonamy polecenie Next line (F7)

53 Śledzenie działania programu W celu wykonania następnych wierszy programu wykonamy polecenie Next line (F7) Po osiągnięciu linii 12 program oczekuje na podanie danych (funkcja scanf()) Podobnie w liniach 14 i 16 Wartości zmiennych możemy sprawdzić w oknie Watches

54 Śledzenie działania programu W celu wykonania następnych wierszy programu wykonamy polecenie Next line (F7) Po osiągnięciu linii 12 program oczekuje na podanie danych (funkcja scanf()) Podobnie w liniach 14 i 16 Wartości zmiennych możemy sprawdzić w oknie Watches

55 Śledzenie działania programu Po osiągnięciu linii 17 wywołamy polecenie Step into, które służy do wejścia do funkcji, która ma zostać wywołana z bieżącego wiersza

56 Śledzenie działania programu Po osiągnięciu linii 17 wywołamy polecenie Step into, które służy do wejścia do funkcji, która ma zostać wywołana z bieżącego wiersza

57 Śledzenie działania programu Po osiągnięciu linii 17 wywołamy polecenie Step into, które służy do wejścia do funkcji, która ma zostać wywołana z bieżącego wiersza

58 Śledzenie działania programu Po osiągnięciu linii 17 wywołamy polecenie Step into, które służy do wejścia do funkcji, która ma zostać wywołana z bieżącego wiersza Sterowanie w programie przejdzie do linii 25 (pierwsza instrukcja w wywołanej funkcji) Zmienne i oraz koncowy_mnoznik są niezainicjalizowane

59 Śledzenie działania programu Po osiągnięciu linii 17 wywołamy polecenie Step into, które służy do wejścia do funkcji, która ma zostać wywołana z bieżącego wiersza Sterowanie w programie przejdzie do linii 25 (pierwsza instrukcja w wywołanej funkcji) Zmienne i oraz koncowy_mnoznik są niezainicjalizowane

60 Śledzenie działania programu Po przejściu do kolejnego wiersza (F7) widzimy, że zmienna i została zainicjalizowana, natomiast wartość zmiennej koncowy_mnoznik pozostała bez zmian

61 Śledzenie działania programu Po przejściu do kolejnego wiersza (F7) widzimy, że zmienna i została zainicjalizowana, natomiast wartość zmiennej koncowy_mnoznik pozostała bez zmian Znaleźliśmy błąd niezainicjalizowaną zmienną wykorzystując debugger

62 Śledzenie działania programu Po przejściu do kolejnego wiersza (F7) widzimy, że zmienna i została zainicjalizowana, natomiast wartość zmiennej koncowy_mnoznik pozostała bez zmian Znaleźliśmy błąd niezainicjalizowaną zmienną wykorzystując debugger

63 Debugowanie awarii

64 Debugowanie awarii

65 Debugowanie awarii Ten program nie działa kończy działanie w nieprawidłowy sposób Błędu można poszukiwać wykorzystując debugger Debugger zgłosi błąd segmentacji

66 Debugowanie awarii Debugger zatrzymał się w miejscu, w którym nastąpiła błędna instrukcja (linia 26)

67 Debugowanie awarii Debugger zatrzymał się w miejscu, w którym nastąpiła błędna instrukcja (linia 26) Wskaźnik n ma wartość 0xbaadf00d (bad food) jest to specjalna wartość używana podczas uruchamiania programów pod kontrolą debuggera do inicjalizowania pamięci

68 Debugowanie awarii Debugger zatrzymał się w miejscu, w którym nastąpiła błędna instrukcja (linia 26) Wskaźnik n ma wartość 0xbaadf00d (bad food) jest to specjalna wartość używana podczas uruchamiania programów pod kontrolą debuggera do inicjalizowania pamięci

69 Debugowanie awarii Prześledźmy stos wywołań (Call stack) Na dole widoczne jest wywołanie funkcji main(), które rozpoczęło program Następnie wywołano funkcję printlist() trzy razy, przy czym w ostatnim wywołaniu pojawiła się wartość 0xbaadf00d Znaleźliśmy błąd niezainicjalizowany wskaźnik

70 Debugowanie awarii

71 Debugowanie awarii Informacje z innych ramek stosu możemy uzyskać przełączając widok (Swich to this frame)

72 Debugowanie awarii Informacje z innych ramek stosu możemy uzyskać przełączając widok (Swich to this frame)

73 Zaglądanie do zawieszonego programu Jeśli program zatrzymał się z nieznanego powodu można wykorzystać debugger, aby włamać się do programu

74 Zaglądanie do zawieszonego programu

75 Zaglądanie do zawieszonego programu Po uruchamieniu programu w trybie debugowania mamy możliwość włamania się do niego Menu Debug >> Break debugger

76 Zaglądanie do zawieszonego programu Po uruchamieniu programu w trybie debugowania mamy możliwość włamania się do niego Menu Debug >> Break debugger

77 Zaglądanie do zawieszonego programu Po uruchamieniu programu w trybie debugowania mamy możliwość włamania się do niego Menu Debug >> Break debugger Po zatrzymaniu programu sprawdzamy stos wywołań

78 Zaglądanie do zawieszonego programu Po uruchamieniu programu w trybie debugowania mamy możliwość włamania się do niego Menu Debug >> Break debugger Po zatrzymaniu programu sprawdzamy stos wywołań

79 Zaglądanie do zawieszonego programu Po uruchamieniu programu w trybie debugowania mamy możliwość włamania się do niego Menu Debug >> Break debugger Po zatrzymaniu programu sprawdzamy stos wywołań Aby przejść do naszego programu musimy zmienić wątek

80 Zaglądanie do zawieszonego programu Po uruchamieniu programu w trybie debugowania mamy możliwość włamania się do niego Menu Debug >> Break debugger Po zatrzymaniu programu sprawdzamy stos wywołań Aby przejść do naszego programu musimy zmienić wątek

81 Zaglądanie do zawieszonego programu Po uruchamieniu programu w trybie debugowania mamy możliwość włamania się do niego Menu Debug >> Break debugger Po zatrzymaniu programu sprawdzamy stos wywołań Aby przejść do naszego programu musimy zmienić wątek

82 Zaglądanie do zawieszonego programu Przechodząc przez kolejne wiersze, obserwujemy, że program krąży między liniami 20 oraz 21 Zmienna i przyjmuje tylko dwie wartości 2 oraz 3

83 Zaglądanie do zawieszonego programu Przechodząc przez kolejne wiersze, obserwujemy, że program krąży między liniami 20 oraz 21 Zmienna i przyjmuje tylko dwie wartości 2 oraz 3

84 Zaglądanie do zawieszonego programu Przechodząc przez kolejne wiersze, obserwujemy, że program krąży między liniami 20 oraz 21 Zmienna i przyjmuje tylko dwie wartości 2 oraz 3 Możemy zauważyć, że pętla w działaniu programu wynikała z użycia operatora przypisania w miejsce operatora porównania

85 Zaglądanie do zawieszonego programu

86 Podsumowanie Biblioteka GSL