GDB 调试指南（第 4 章）：单步调试与查看程序状态

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第 4 章 单步调试与查看程序状态

程序停在断点之后，接下来要做两件事：一步一步往下走，以及随时看清楚此刻的变量、调用栈长什么样。这一章把这两块内容讲完整——前半部分是单步执行家族，后半部分是新手必须会用但原笔记没有覆盖的“状态查看三件套”：print、backtrace、frame。

4.1 源码级单步：next / step

(gdb) n   # next：单步执行一行源码，遇到函数调用时“跳过”，不进入
(gdb) s   # step：单步执行一行源码，遇到函数调用时会“进入”

两者的区别只体现在当前这一行包含函数调用的时候：

• next 会把这个函数当成一个整体执行完，直接停在下一行，不关心函数内部发生了什么；
• step 会真的“走进去”，停在被调用函数的第一行。

【新手提示】选择原则很简单：如果你怀疑 bug 就在这个函数调用里面，用 step 进去看；如果你确定这个函数没问题（比如调用的是 printf、标准库函数），用 next 跳过去，省得在一堆不相干的库代码里绕远路。step 踏进没有调试信息的库函数时，会看到一堆没有源码的汇编或者直接提示没有源码，这时候可以用下面 4.3 节的 finish 立即跳出来。

4.2 指令级单步：nexti / stepi

nexti（简写 ni）和 stepi（简写 si）是 next/step 的汇编指令级版本：每次只执行一条机器指令，而不是一整行源码。一行 C/C++ 代码通常会编译成好几条汇编指令，适合需要研究底层细节（比如排查编译器优化行为、看具体某条指令的效果）时使用。

(gdb) disassemble
=> 0x0000555555555458 <+29>:    mov    %fs:0x28,%rax
(gdb) ni
0x0000555555555461      36      int main(int argc, char *argv[]) {
(gdb)
0x0000555555555465      36      int main(int argc, char *argv[]) {

【小贴士】直接敲回车（不输入任何命令）会重复上一条命令，这是 GDB 的通用规则，不止对 ni/si 有效，对 n/s/c 等命令同样适用，连续单步时很常用。

nexti 与 stepi 的关系，和 next/step 完全对应：

• nexti（ni）：单步一条指令，遇到 call 指令会跳过整个被调用函数（不进入其内部单步）；
• stepi（si）：单步一条指令，遇到 call 指令会进入被调用函数内部。

只有在当前这条指令不是函数调用时，两者效果才相同；一旦踩到 call，行为就会分叉。调试到库函数调用（比如 printf）附近这个区别尤其明显——用 ni 会直接跳过整个库函数调用，用 si 则会一头钻进汇编实现里。

4.3 跳出当前函数：finish，跳出当前循环：until

单步一行一行走很精细，但有时候你只是想“赶紧跳出去”，不想在当前函数或者循环体里一直按 n：

(gdb) finish      # 执行到当前函数返回为止，并显示返回值
Run till exit from #0  testFun (num=9988) at main.cpp:26
main () at main.cpp:46
46          testFun("xxxx");
Value returned is $1 = -2

finish 特别适合“不小心用 step 进了一个不想看的函数，想立即退出来”的场景，而且会顺带把函数的返回值打印出来，比手动单步到 return 那一行再查看方便得多。

(gdb) until        # 跑到比当前行号更大的下一行为止，常用来跳出循环体

until（不带参数时）在循环体内部使用，可以一次性跑完当前这一轮循环剩下的部分，直接停在循环之后的代码，不用一圈一圈按 next 慢慢走出来。

4.4 查看变量：print（p）

print 是用得最频繁的命令，语法上它接受的是一个表达式，不仅仅是单个变量名：

(gdb) p a                      # 普通变量
$1 = 123
(gdb) p a + 1                  # 表达式也可以
$2 = 124
(gdb) p buf                    # 字符数组，GDB 会按字符串方式显示
$3 = "456\000\000..."
(gdb) p str                    # std::string 等有调试信息的对象，直接显示内容
$4 = "abc"
(gdb) p &a                     # 取地址
$5 = (int *) 0x7fffffffde6c
(gdb) p *ptr                   # 解引用指针
$6 = 123
(gdb) p arr[2]                 # 数组下标
$7 = 42
(gdb) p obj.field               # 访问成员变量
$8 = 10

每次 print 的结果都会被编号保存（$1、$2……），之后可以直接拿 $1 这种编号当变量用，比如 p $1 + 10，在做连续计算时很方便。

4.4.1 按不同进制/格式打印

print 支持在命令后面加 /格式 来控制输出的进制或形式：

(gdb) p/x a        # 十六进制
$1 = 0x7b
(gdb) p/d a         # 十进制（默认就是，显式指定用于切回）
$2 = 123
(gdb) p/t a         # 二进制
$3 = 1111011
(gdb) p/c a         # 按字符显示
$4 = 123 '{'

【新手提示】排查“值是不是被意外改写”这类问题时，p/x 看十六进制往往比十进制更容易发现异常（比如看出某段内存被错误地填成了 0xcdcdcdcd 之类的特征值）。

4.5 查看调用栈：backtrace（bt）、frame、up/down

程序停下来的时候，当前函数很可能是被一层一层调用过来的（main 调 A，A 调 B，B 里出了问题）。想知道“我是怎么走到这里的”，就要看调用栈：

(gdb) bt
#0  testFun (num=9988) at main.cpp:26
#1  0x0000555555555461 in main (argc=1, argv=0x7fffffffdea8) at main.cpp:46

#0 是当前所在的最内层函数，往下编号越大，表示调用链越往外层（越接近 main）。

如果想切换到某一层去看那一层的变量，用 frame（简写 f）加上编号：

(gdb) frame 1               # 切换到 #1 这一层（main 函数那一层）
#1  0x0000555555555461 in main (argc=1, argv=0x7fffffffdea8) at main.cpp:46
46          testFun(MAX);
(gdb) p argc                # 现在可以直接查看 main 这一层的局部变量了
$1 = 1

切换过去之后，print、list 等命令都是基于“你当前所在的那一层”，up 和 down 可以不输编号、按相对关系上下移动：

(gdb) up      # 往外层移动一层（朝 main 方向）
(gdb) down    # 往内层移动一层（朝当前执行点方向）

【新手提示】backtrace 是排查“这个函数到底是被谁调用的”“为什么会执行到这里”最直接的手段，尤其是在崩溃现场（段错误触发后 GDB 会自动停在出错的那一行），第一件事通常就是敲一下 bt，看清楚整条调用链，再决定去哪一层查变量。

4.6 【常见误区】单步进入库函数卡住了怎么办

用 step 单步时，如果不小心“进入”了一个没有调试信息的库函数（比如 std::string 内部实现、libc 函数），屏幕上会变成一堆看不懂的地址和汇编提示，甚至感觉“卡住了”。

遇到这种情况，不要慢，也不需要退出重来：

• 直接敲 finish，会一路跑完这个库函数，回到调用它的那一行，并显示返回值；
• 下次同样的位置想避免再进去，改用 next 而不是 step，从一开始就跳过它。

4.7 小结

• next/step 是源码级单步，区别在于遇到函数调用是跳过还是进入；nexti/stepi 是对应的指令级版本。
• finish 用于“跳出当前函数”，until 用于“跳出当前循环”，都是为了避免逐行按 next 太慢。
• print 接受任意表达式，支持 /x、/d、/t、/c 等格式控制，是查看程序状态最核心的命令。
• backtrace 看调用链，frame/up/down 在调用链的不同层级之间切换查看变量，排查“为什么会走到这里”必备。

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