Manual de Referencia: hal

Hal — Asistente Forense de Core Dumps y Análisis Post-Mortem de Segfaults en C¶

1. Propósito y Filosofía Pedagógica¶

La herramienta hal forma parte del ecosistema oficial de software de la cátedra. Su diseño sigue principios pedagógicos rigurosos:

1. Evidencia Técnica Directa: Todo diagnóstico se fundamenta en la norma ISO C (C11/C23), en el modelo de memoria del sistema o en convenciones arquitectónicas formales.

2. Acción Correctiva Concreta: Cada advertencia incluye la prescripción técnica inmediata para resolver el defecto sin recurrir a conjeturas.

3. Autonomía del Estudiante: Facilita la autoevaluación local antes de la entrega final del trabajo práctico.

4. Objetividad Docente: Estandariza la corrección automática removiendo discrepancias subjetivas en la evaluación.

2. Instalación y Verificación del Entorno¶

2.1 Requisitos Previos del Sistema¶

Instalá los paquetes del sistema requeridos según tu distribución o entorno:

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sudo apt update && sudo apt install -y \
    build-essential \
    gcc \
    gdb \
    valgrind \
    clang-format \
    libclang-dev \
    bubblewrap \
    typst \
    graphviz \
    python3-pip \
    python3-venv

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sudo pacman -S --needed \
    base-devel \
    gcc \
    gdb \
    valgrind \
    clang \
    bubblewrap \
    typst \
    graphviz \
    python-pip \
    uv

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sudo dnf install -y \
    gcc \
    gcc-c++ \
    gdb \
    valgrind \
    clang-tools-extra \
    bubblewrap \
    typst \
    graphviz \
    python3-pip

brew install gcc gdb clang-format typst graphviz uv

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# En WSL2 (Ubuntu): utilizar los paquetes de Ubuntu/Debian arriba.
# En MSYS2 MINGW64:
pacman -S --needed \
    mingw-w64-x86_64-gcc \
    mingw-w64-x86_64-gdb \
    mingw-w64-x86_64-clang-tools-extra

2.2 Métodos de Instalación de hal¶

Podés instalar hal mediante cualquiera de los siguientes métodos estándar:

# Instalación aislada de alta velocidad con uv
uv tool install . --editable

# O instalar todo el ecosistema de herramientas de la cátedra en lote:
source ./install_tools.sh

# Crear y activar un entorno virtual
python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate

# Instalar en modo editable para desarrollo
pip install -e .

# Instalación global aislada en tu PATH
pipx install --editable .

2.3 Autocompletado en la Shell¶

La interfaz CLI de hal cuenta con autocompletado nativo para comandos, flags y archivos. Para configurarlo permanentemente en tu shell:

# Configuración automática en Bash / Zsh / Fish
hal --install-completion

# Para cargar el autocompletado en la sesión actual de inmediato:
source ./install_tools.sh

2.4 Verificación del Entorno con doctor¶

Toda herramienta del ecosistema cuenta con el subcomando unificado doctor. Ejecutalo para auditar el estado del entorno:

hal doctor

Comprobaciones Ejecutadas por el Diagnóstico:¶

• Compilador C: Verifica disponibilidad de gcc o clang con soporte de estándares C11 y C23.

• Depurador y Core Dumps: Comprueba que gdb esté instalado y que ulimit -c permita generación de core dumps.

• Herramientas de Memoria: Valida la presencia de valgrind y librerías libasan/libubsan.

• Formateo y Estilo: Verifica el binario clang-format (versión 16+).

• Sandboxing de Kernel: Audita permisos no privilegiados de bwrap (Bubblewrap namespaces).

• Generador de Tipografía y Documentos: Comprueba typst ($\ge 0.11$) y dot (Graphviz).

Matriz de Resolución de Problemas:¶

3. Referencia Completa de Comandos CLI¶

A continuación se detallan los subcomandos principales disponibles en hal:

4. Tutorial Paso a Paso con Ejemplos Reales¶

Caso de Estudio¶

Considerá el siguiente fragmento de código representativo:

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#include <stdio.h>

typedef struct {
    int id;
    char *nombre;
} t_usuario;

void imprimir_usuario(t_usuario *u) {
    printf("Usuario: %s (ID: %d)\n", u->nombre, u->id); // Crash si u es NULL o nombre es NULL
}

int main(void) {
    t_usuario *u = NULL;
    imprimir_usuario(u);
    return 0;
}

Ejecución de la Herramienta¶

Ejecutá el análisis desde tu terminal:

hal inspect ./bin/programa [args]

Salida Obtenida en Consola¶

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💥 SEÑAL FATAL DETECTADA: SIGSEGV (Violación de Segmento)
Ubicación: src/main.c:9 en función 'imprimir_usuario()'
Dirección de memoria inválida: 0x0000000000000004 (SEGV_MAPERR)

📋 STACK TRACE FORENSE:
  #0  imprimir_usuario (u=0x0) at src/main.c:9
  #1  main () at src/main.c:14

💡 DIAGNÓSTICO PEDAGÓGICO DE HAL:
  Intentaste acceder al campo 'u->id' a través de un puntero NULO (u == NULL).
  El procesador intentó leer la dirección 0x4 (desplazamiento del campo dentro del struct) que no pertenece al espacio de memoria de tu programa.

🔧 ACCIÓN RECOMENDADA:
  Agregá una verificación defensiva al inicio de 'imprimir_usuario':
  if (u == NULL || u->nombre == NULL) { return; }

5. Ejercicios Prácticos y Desafíos¶

Practicá el uso avanzado de hal resolviendo los siguientes ejercicios:

6. Integración en el Flujo de Trabajo y Makefile¶

Para incorporar hal de forma automática a tu flujo de desarrollo, agregá la siguiente regla en el Makefile de tu proyecto:

check-hal:
	@echo "=== Ejecutando verificación con hal ==="
	hal check src/ include/

.PHONY: check-hal

Ejecutá make check-hal antes de cada commit para mantener que tu código conserve el estado de aprobación.

7. Arquitectura Interna y Mecanismo Técnico¶

La herramienta hal implementa un motor de alta precisión basado en:

• Tecnología Núcleo: GDB Batch Processor + Linux Core Dump ELF Parser + DWARF Variable Inspector + Rich Diagnostic Formatter.

• Aislamiento y Determinismo: Diseñada para operar sin efectos colaterales en entornos de integración continua (CI), terminales de estudiantes y servidores docentes headless.

• Manejo de Errores Pedagógico: Todo fallo de sintaxis, memoria o lógica se traduce en una acción prescriptiva concreta con su respectiva justificación técnica.

8. Integración y Conexión con el Ecosistema¶

Diagrama de Flujo e Interoperabilidad¶

Matriz de Intercambio de Datos¶

• Estudiante (diagnóstico en terminal) | Informes Markdown, diagnósticos Rich, JSON, actas | | Sincronización | vasquez, daedalus, nostromo, dredd | Validación cruzada, flags compartidos y autofix |

Pipeline de Integración Recomendado¶

Podés encadenar hal con otras herramientas del ecosistema en una única línea de comando:

# Pipeline de integración típico
vasquez inject --target ./bin/app --fail-malloc-at 1 | hal inspect --stdin

9. Extensión, Desarrollo de Plugins y API Python¶

Para crear tus propias reglas, conectores de evaluación o integrar hal programáticamente en pipelines de CI/CD:

• 👉 Consultá la guía completa: Guía de Extensión y Creación de Plugins