GDB调试(一)

GDB调试

GDB简介

GDB的功能

GDB（GNU Debugger）是用于调试 C、C++ 等语言的强大工具。它允许开发者执行以下操作：

• 启动程序并按照预期条件暂停（如断点处）。
• 检查程序中的变量和内存状态。
• 单步执行代码，观察每一步的变化。
• 修改运行中的变量值以测试不同的假设。
• 调试程序崩溃、段错误等问题。

GDB的优缺点

虽然现在大多数 IDE 都集成了强大的调试器，但 GDB 依然是开发者的首选工具之一，特别是在特定场景下。GDB 的优点包括：

• 轻量级：作为命令行工具，GDB 占用资源少，适合在远程服务器或嵌入式系统上使用。
  功能强大：支持断点、单步执行、变量查看、调用栈查看、远程调试等功能，适合调试复杂的程序。

• 远程调试：GDB 可以在本地调试远程运行的程序，非常适合服务器端应用或嵌入式开发。

但是，GDB 也有一些缺点：

• 命令行操作有学习成本：相比 IDE 的图形化界面，GDB 的命令行操作对新手不太友好。

• 缺乏图形界面：没有图形化界面，查看变量和执行流程不如 IDE 那样直观。

GDB使用

GDB编译

在使用 GDB 调试时，确保编译程序时使用 -g 选项生成调试信息。这些信息会帮助 GDB 识别源代码中的变量名、函数、行号等：

gcc -g -o test1 test1.c

如果没有加 -g，GDB 只能调试汇编层面的代码，无法看到源码中的具体行号和变量名称。

启动GDB

可以通过gdb+可执行文件来调试程序

gdb test1

测试程序

以下程序用于文件拷贝，可以将a.txt种的内容拷贝到b.txt

//此程序演示文本文件拷贝 test1.c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include "test_show.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    if(argc != 3)
    {
        printf("这是一个文件复制程序\n");
        return -1;
    }

    FILE *srcfp, *dstfp;
    srcfp = dstfp = 0;
    
    //以下定义静态数组和动态数据单纯用于gdb学习测试
    int a[6] = {1,2,3,4,5,6};
    a[1]++;
    test2 *new_test = NULL;
    new_test = malloc(sizeof(test2));
    if(NULL == new_test)
    {
    	printf("new_test is NULL\n");
    	return -1;
    }
    for(int i = 0; i < TEST_ARRAY; i++)
    {
    	new_test->fff[i].aaa = i;
    	new_test->fff[i].bbb = i+1;
    	new_test->fff[i].ccc = 'a'+i;
    	new_test->fff[i].ddd = 'a' + i + 1;
    }
    show_array_result(new_test);
    
    //以只读的方式打开源文件，方式是rb
    if((srcfp = fopen(argv[1], "r+")) == 0)
    {
        printf("fopen %s failed\n", argv[1]);
        return -1;
    }

    //以只写的方式打开源文件，方式是wb
    if((dstfp = fopen(argv[2], "w+")) == 0)
    {
        printf("fopen %s failed\n", argv[2]);
        return -1;
    }

    int nread = 0; //每次读取到内容的字节数
    char strbuf[50];//这里特意让数组大小小一点，方便后续多打印一些nloop
    int nloop = 0;//记录while循环的次数

    while(1)
    {
        //从源文件中读取数据，并写入到目标文件
        memset(strbuf,0,sizeof(strbuf));
        if((nread = fread(strbuf,sizeof(char),sizeof(strbuf),srcfp)) == 0)
        {
            break;
        }
        nloop++;
        showresult(nloop);
        fwrite(strbuf,1,nread,dstfp);
    }
    fclose(srcfp);
    fclose(dstfp);
    free(new_test);
    printf("文件打印成功\n");

    return 0;
}

#include "test_show.h"
void showresult(int nloop)
{
    int a = 0;
    printf("nloop:%d\n", nloop);
    a++;
}

void show_array_result(test2* new_test)
{
    if(NULL == new_test)
    {
    	printf("new_test is null\n");
    	return;
    }
    for(int i = 0; i < TEST_ARRAY; i++)
    {
    	printf("aaa:%d, bbb:%d, ccc:%c, ddd:%c\n", new_test->fff[i].aaa, new_test->fff[i].bbb, new_test->fff[i].ccc, new_test->fff[i].ddd);
    }
}
//test_show.c

#include <stdio.h>

#define TEST_ARRAY (4)
typedef struct
{
    int aaa;
    int bbb;
    char ccc;
    char ddd;
}test1;

typedef struct
{
    test1 eee;
    test1 fff[TEST_ARRAY];
}test2;

void showresult(int nloop);
void show_array_result(test2* new_test);
//test_show.h

cc -g -o test1 test1.c test_show.c test_show.h
./test1 a.txt b.txt

//运行结果
aaa:0, bbb:1, ccc:a, ddd:b
aaa:1, bbb:2, ccc:b, ddd:c
aaa:2, bbb:3, ccc:c, ddd:d
aaa:3, bbb:4, ccc:d, ddd:e
nloop:1
nloop:2
nloop:3
nloop:4
nloop:5
nloop:6
nloop:7
nloop:8
文件打印成功

GDB常用命令

1.查看源代码

命令	解析
list	查看源代码，默认显示10行
list number	指定查看行的代码，比如list 10，未指定行数则默认查看最近十行源码
list fun	查看fun函数源代码
list file:fun/number	查看file文件fun函数/第number行的源代码
set listsize	设置一次显示源代码的行数
show listsize	查看当前listsize的设置

2.程序运行参数

命令	解析
set args	设置运行参数
show args	命令可以查看设置好的运行参数

3.断点的添加

使用break或者b命令添加断点

命令	解析
break function	在进入指定函数时停住
break n	在指定行号停住，如(gdb) break 46
break +offset/-offset	在当前行号的前面或后面的offset行停住。offiset为自然数。
break filename:linenum	在源文件filename的linenum行处停住。
break filename:function	在源文件filename的function函数的入口处停住。
break *address	在程序运行的内存地址处停住，如如：(gdb) b *0x804835c。
break条件判断	比如break showresult if nloop==5
watch 变量	相当于给变量设置断点，每当变量发生变化就断在那里

4.断点的删除

命令	解析
delete n	删除n号断点
delete	删除所有断点
clear n	清除行n上所有断点
disable/enable n	临时关闭或者启用n号断点

5.程序运行进度调试

命令	解析
run|r	从头开始执行程序，直到遇到断点
continue|c	继续执行程序(此时已经run过了)，直到下个断点
next|n	执行下一行语句
step|s	单步进入
finish	跳出当前函数
jump location	跳转指令

6.打印程序相关信息

命令	解析
print file::variable	打印文件中的变量
print function::variable	打印函数中的变量
display 变量名	实时跟踪并输出该变量的变化信息。和 print 命令一样，display 命令也用于调试阶段查看某个变量或表达式的值，它们的区别是，使用 display 命令查看变量或表达式的值，每当程序暂停执行（例如单步执行）时，GDB 调试器都会自动帮我们打印出来，而 print 命令则不会。
undisplay	取消display的设置

7.修改程序相关信息

命令	解析
set	该命令用来改变运行过程中的变量值

8.函数调用查看

命令	解析
backtrack	命令产生一张列表，包含着从最近的过程开始的所有有效过程和调用这些过程的参数。
info frame	显示栈帧信息

info frame命令会依次打印出当前栈帧的如下信息：
1、当前栈帧的编号，以及栈帧的地址；
2、当前栈帧对应函数的存储地址，以及该函数被调用时的代码存储的地址
3、当前函数的调用者，对应的栈帧的地址；
4、编写此栈帧所用的编程语言；
5、函数参数的存储地址以及值；
6、函数中局部变量的存储地址；
7、栈帧中存储的寄存器变量，例如指令寄存器（64位环境中用 rip 表示，32为环境中用eip 表示）、
堆栈基指针寄存器（64位环境用 rbp表示，32位环境用 ebp表示）等。

9.多线程/进程下调试GDB

命令	解析
-p 进程名	对相关进程进行调试
attach 进程名	切换到相关进程
info thread	列出线程
thread 线程名	切换至线程
info register	列出寄存器
info frame	列出栈帧
info files	列出当前文件
info share	列出当前共享库

引用

[转帖]gdb调试常见命令详细总结（附示例操作）_51CTO博客_gdb调试命令的使用及总结

Linux下GDB调试一篇入魂(GDB调试详解) - 简书

c语言gdb调试之精髓