Linux平台下GCC和GDB的使用注意点

在学习《大话数据结构》的链式二叉树结构时，我不经意对作者的源码做了一些修改，将原本的ABDH#K###E##CFI###G#J##改成了ABD##CR##(#代表NULL)，当时改的时候没有考虑到二叉树构造的合理性问题，事实上，后者是不符合规范的，所以编译运行之后，GCC出现了“段错误 (核心已转储)”这么一个错误提示。而当时我以为是源代码有问题，因此首先想到的便是分析源码的正确性。

正是这么一个乌龙，使我遇到了层出不穷的问题。

为了测试主程序的正确性，我先写了一段简单的测试码：

#include "string.h"
#include "stdio.h"   
#include "stdlib.h"  
#include "math.h" 
#include "time.h"

typedef struct BiTNode{
        char data;
        struct BiTNode *lchild, *rchild;
}BiTNode, *BiTree;

void InitBiTree(BiTree *T)
{
        *T = NULL;
}

void CreateBiTree(BiTree *T)
{
        char ch;
        scanf("%c", &ch);
        if(ch == '#'){
                *T= NULL;            
        }
        else{
                *T=(BiTree)malloc(sizeof(BiTNode));
                (*T)->lchild = NULL;
                (*T)->rchild = NULL;
                if (!*T)
                {
                        exit(OVERFLOW);
                }
                (*T)->data = ch;
                CreateBiTree(&(*T)->lchild);
                CreateBiTree(&(*T)->rchild);
        }
}

int main()
{
        char ch;
        BiTNode *T;
        InitBiTree(&T);
        CreateBiTree(&T);
        return 0;
}

其中，我用scanf代替了原本的字符串拷贝工作，本来是想简化程序的，没想到，运行之后居然出现了如下问题：

~/C$ ./a.out
a
#
#
#
#
#
……

程序进入了死循环！照道理，输入a, #, #之后，程序就已经结束了，为什么会出现这种情况呢？

只好使用gdb进行debug。

之前我对gdb的了解仅限于start和s两个命令，但在这个实例中，这两个命令便不够用了。如果只使用s命令，便会出现如下情况“scanf.c: 没有那个文件或目录”，无法完成scanf指令！程序进入死循环！

(gdb) start
Temporary breakpoint 1 at 0x4006be: file test.c, line 43.
Starting program: /home/thomas/C/main

Temporary breakpoint 1, main () at test.c:43
43         InitBiTree(&T);
(gdb) s
InitBiTree (T=0x7fffffffdc38) at test.c:15
15         *T = NULL;
(gdb)
16 }
(gdb)
main () at test.c:44
44         CreateBiTree(&T);
(gdb)
CreateBiTree (T=0x7fffffffdc38) at test.c:21
21         scanf("%c", &ch);
(gdb)
__isoc99_scanf (format=0x400764 "%c") at isoc99_scanf.c:27
27 isoc99_scanf.c: 没有那个文件或目录.
(gdb)
32 in isoc99_scanf.c
(gdb)
36 in isoc99_scanf.c
(gdb)

造成这个问题的原因在于，s命令会进入程序中调用的每个子程序内部，类似于scanf, malloc等系统函数也一样，但是一旦进入这些程序的内部，那基本上就永无出头日了，所以，对于这些系统函数，需要用n指令执行。

接下去我们便可以从控制台向gdb中输入数据了。

CreateBiTree (T=0x7fffffffdc38) at test.c:21
21         scanf("%c", &ch);
(gdb) n
A
22         if(ch == '#'){
(gdb)
26                 *T=(BiTree)malloc(sizeof(BiTNode));
(gdb)
27                 (*T)->lchild = NULL;
(gdb)
28                 (*T)->rchild = NULL;
(gdb)
29                 if (!*T)
(gdb)
33                 (*T)->data = ch;

到这儿，一切看上去都很正常，但是下面问题来了！

(gdb)
34                 CreateBiTree(&(*T)->lchild);
(gdb) s
CreateBiTree (T=0x602018) at test.c:21
21         scanf("%c", &ch);
(gdb) n
22         if(ch == '#'){

奇怪！命名输入了n指令！为什么不让我从控制台输入数据呢？只好用p指令查看一下ch里面究竟被赋了什么值。

(gdb)
26                 *T=(BiTree)malloc(sizeof(BiTNode));
(gdb) p ch
$1 = 10 '\n'

原来如此。所有一切都是scanf函数的机制使然，当我们在控制台输入A并输入回车后，缓冲区内其实保留了A和\n两个字符，第一个scanf只读取了A，这时缓冲区还剩下\n，于是第二个scanf就自动读取了这个\n。

关于scanf的使用注意点，我在网上找到了这篇文章，里面有详细的说明。那么对于这个问题，有什么解决办法呢？

最好的解决办法自然是在第一次scanf输入时就把所有的输入值一次性写入，例如，直接写入a##，就没有问题。

还有其他办法吗？

上面那篇文章中提到了fflush刷新缓冲区的做法，我尝试了一下，发现行不通，原因在于linux平台不支持fflush，该函数的这个用法只在VC6上适用，在这里我们也可以看到，C语言一定要配合linux学，否则你脑子里的标准全是MS的，根本不是C99。

到这儿，我们再测试程序，就会发现源程序没问题。我也是后来才发现是自己的乌龙导致了这么一次纠结的debug，不过好歹在这个过程中学到了东西。

最后，附上链式二叉树源代码。

#include "string.h"
#include "stdio.h"   
#include "stdlib.h"  
#include "math.h" 
#include "time.h"

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0

#define MAXSIZE 100 /* 存储空间初始分配量 */

typedef int Status;  /* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */

/* 用于构造二叉树********************************** */
int index=1;
typedef char String[24]; /*  0号单元存放串的长度 */
String str;

Status StrAssign(String T,char *chars)
{
 int i;
 if(strlen(chars)>MAXSIZE)
  return ERROR;
 else
 {
  T[0]=strlen(chars);
  for(i=1;i<=T[0];i++)
   T[i]=*(chars+i-1);
  return OK;
 }
}
/* ************************************************ */

typedef char TElemType;
TElemType Nil=' '; /* 字符型以空格符为空 */

Status visit(TElemType e)
{
 printf("%c ",e);
 return OK;
}

typedef struct BiTNode  /* 结点结构 */
{
   TElemType data;  /* 结点数据 */
   struct BiTNode *lchild,*rchild; /* 左右孩子指针 */
}BiTNode,*BiTree;

/* 构造空二叉树T */
Status InitBiTree(BiTree *T)
{
 *T=NULL;
 return OK;
}

/* 初始条件: 二叉树T存在。操作结果: 销毁二叉树T */
void DestroyBiTree(BiTree *T)
{
 if(*T)
 {
  if((*T)->lchild) /* 有左孩子 */
   DestroyBiTree(&(*T)->lchild); /* 销毁左孩子子树 */
  if((*T)->rchild) /* 有右孩子 */
   DestroyBiTree(&(*T)->rchild); /* 销毁右孩子子树 */
  free(*T); /* 释放根结点 */
  *T=NULL; /* 空指针赋0 */
 }
}

/* 按前序输入二叉树中结点的值（一个字符） */
/* #表示空树，构造二叉链表表示二叉树T。 */
void CreateBiTree(BiTree *T)
{
 TElemType ch;
 
 /* scanf("%c",&ch); */
 ch=str[index++];

 if(ch=='#')
  *T=NULL;
 else
 {
  *T=(BiTree)malloc(sizeof(BiTNode));
  if(!*T)
   exit(OVERFLOW);
  (*T)->data=ch; /* 生成根结点 */
  CreateBiTree(&(*T)->lchild); /* 构造左子树 */
  CreateBiTree(&(*T)->rchild); /* 构造右子树 */
 }
 }

/* 初始条件: 二叉树T存在 */
/* 操作结果: 若T为空二叉树,则返回TRUE,否则FALSE */
Status BiTreeEmpty(BiTree T)
{
 if(T)
  return FALSE;
 else
  return TRUE;
}

#define ClearBiTree DestroyBiTree

/* 初始条件: 二叉树T存在。操作结果: 返回T的深度 */
int BiTreeDepth(BiTree T)
{
 int i,j;
 if(!T)
  return 0;
 if(T->lchild)
  i=BiTreeDepth(T->lchild);
 else
  i=0;
 if(T->rchild)
  j=BiTreeDepth(T->rchild);
 else
  j=0;
 return i>j?i+1:j+1;
}

/* 初始条件: 二叉树T存在。操作结果: 返回T的根 */
TElemType Root(BiTree T)
{
 if(BiTreeEmpty(T))
  return Nil;
 else
  return T->data;
}

/* 初始条件: 二叉树T存在，p指向T中某个结点 */
/* 操作结果: 返回p所指结点的值 */
TElemType Value(BiTree p)
{
 return p->data;
}

/* 给p所指结点赋值为value */
void Assign(BiTree p,TElemType value)
{
 p->data=value;
}

/* 初始条件: 二叉树T存在 */
/* 操作结果: 前序递归遍历T */
void PreOrderTraverse(BiTree T)
{
 if(T==NULL)
  return;
 printf("%c",T->data);/* 显示结点数据，可以更改为其它对结点操作 */
 PreOrderTraverse(T->lchild); /* 再先序遍历左子树 */
 PreOrderTraverse(T->rchild); /* 最后先序遍历右子树 */
}

/* 初始条件: 二叉树T存在 */
/* 操作结果: 中序递归遍历T */
void InOrderTraverse(BiTree T)
{
 if(T==NULL)
  return;
 InOrderTraverse(T->lchild); /* 中序遍历左子树 */
 printf("%c",T->data);/* 显示结点数据，可以更改为其它对结点操作 */
 InOrderTraverse(T->rchild); /* 最后中序遍历右子树 */
}

/* 初始条件: 二叉树T存在 */
/* 操作结果: 后序递归遍历T */
void PostOrderTraverse(BiTree T)
{
 if(T==NULL)
  return;
 PostOrderTraverse(T->lchild); /* 先后序遍历左子树  */
 PostOrderTraverse(T->rchild); /* 再后序遍历右子树  */
 printf("%c",T->data);/* 显示结点数据，可以更改为其它对结点操作 */
}

int main()
{
 int i;
 BiTree T;
 TElemType e1;
 InitBiTree(&T);

 
 StrAssign(str,"ABDH#K###E##CFI###G#J##");

 CreateBiTree(&T);

 printf("构造空二叉树后,树空否？%d(1:是 0:否) 树的深度=%d\n",BiTreeEmpty(T),BiTreeDepth(T));
 e1=Root(T);
 printf("二叉树的根为: %c\n",e1);

 printf("\n前序遍历二叉树:");
 PreOrderTraverse(T);
 printf("\n中序遍历二叉树:");
 InOrderTraverse(T);
 printf("\n后序遍历二叉树:");
 PostOrderTraverse(T);
 ClearBiTree(&T);
 printf("\n清除二叉树后,树空否？%d(1:是 0:否) 树的深度=%d\n",BiTreeEmpty(T),BiTreeDepth(T));
 i=Root(T);
 if(!i)
  printf("树空，无根\n");
 
 return 0;
}