GDB调试

概念

• GDB 是由 GNU 软件系统社区提供的调试工具，同 GCC 配套组成了一套完整的开发环境，GDB 是 Linux 和许多类 Unix 系统中的标准开发环境

• 一般来说，GDB 主要帮助你完成下面四个方面的功能

  • 启动程序，可以按照自定义的要求随心所欲的运行程序
  • 可让被调试的程序在所指定的调置的断点处停住（断点可以是条件表达式）
  • 当程序被停住时，可以检查此时程序中所发生的事
  • 可以改变程序，将一个 BUG 产生的影响修正从而测试其他 BUG

• 在GDB（GNU Debugger）中，命令的缩写是为了提高用户的效率和便捷性而设计的。GDB允许用户使用命令的前几个字符作为缩写，只要这些缩写是唯一的并且不与其他命令冲突。这种设计使得用户在调试过程中可以更快速地输入命令，提高工作效率。

  1. 命令缩写的规则：

     • GDB命令可以被缩写为其前几个字符，只要这些字符足以唯一地标识该命令。
     • 例如，list 命令可以缩写为 l 或 li，因为在GDB中没有其他命令以 l 或 li 开头。

  2. 命令示例：

     • list 命令用于显示源代码，可以缩写为 l 或 li。
     • info break 命令用于显示断点信息，可以缩写为 i b。

  3. 具体例子：

     1. list 命令：

        • 完整命令：list
        • 缩写形式：l 或 li
        • 解释：在GDB中，没有其他命令以 l 或 li 开头，因此 l 和 li 都可以唯一地标识 list 命令。

     2. info break 命令：

        • 完整命令：info break
        • 缩写形式：i b
        • 解释：info 命令有很多子命令，但 break 子命令可以缩写为 b，因此 info break 可以缩写为 i b。

准备工作

• 安装gdb

  • sudo apt update
  • sudo apt install gdb

• 安装后查看gdb是否安装成功

  • gdb -v
    

• 使用以下命令编译：gcc -g -Wall program.c -o program
  

  • 通常，在为调试而编译时，我们会关掉编译器的优化选项（-O）， 并打开调试选项（-g）。另外，-Wall在尽量不影响程序行为的情况下选项打开所有warning，也可以发现许多问题，避免一些不必要的 BUG
  • -g 选项的作用是在可执行文件中加入源代码的信息，比如可执行文件中第几条机器指令对应源代码的第几行，但并不是把整个源文件嵌入到可执行文件中，所以在调试时必须保证 gdb 能找到源文件

• 注：当在 gdb 中直接使用回车时，会默认执行上一条命令

常用命令

说明

• program1.c：源文件如下

点击查看代码

#include <stdio.h>

int sum(int a,int b);

int main(int argc, char *argv[])
{
    for(int i = 0; i < argc; i++){
        printf("argv[%d]: %s\n", i, argv[i]);
    }
    printf("Hello world\n");

    for(int i = 1; i < 5; i++){
        printf("%d\n", i);
    }

    int a = 1, b = 2;
    printf("a+b = %d\n", sum(a,b));
    return 0;
}

int sum(int a, int b){
    return a+b;
}

• program2.c：源文件如下

点击查看代码

int main()
{
    pid_t pid = fork();
    if(pid > 0){
        for(int i = 0; i < 5; i++){
            printf("I am parent process, pid = %d\n", getpid());
            sleep(1);
        }
    }else if(pid == 0){
        for(int i = 0; i < 5; i++){
            printf("I am child process, pid = %d\n", getpid());
            sleep(1);
        }
    }else{
        perror("fork() failed");
        exit(1);
    }
    return 0;
}

启动与退出

• 启动：gdb 可执行程序 或者 gdb file [filename]

  • 方法一
    
  • 方法二
    

• 退出：quit/q
  

给程序设置参数/获取设置参数

• 设置参数：set args 10 20 或者 gdb --args program1 10 20

  • 方法一
    
  • 方法二
    

• 获取设置参数：show args
  

GDB使用帮助

• help
  

查看当前文件代码

• 默认位置显示，下翻：list/l

  

• 默认位置显示，上翻：list/l -
  

• 从指定的行显示：list/l 行号
  

• 从指定的函数显示：list/l 函数名
  

• 注：查看时会显示前后文

查看非当前文件代码

• 编译运行并使用gdb program

  • 注意：要查看其他文件，需要在生成可执行文件program时，确保所有源文件都被编译并链接
  • 增加swap.h：源文件如下
  点击查看代码

  #ifndef __SWAP_H
  #define __SWAP_H
  
  void swap(int *a, int *b){
      *a ^= *b;
      *b ^= *a;
      *a ^= *b;
  }
  
  #endif
  

  • 修改program1.c：源代码如下
  点击查看代码

  #include <stdio.h>
  #include "swap.h"
  
  int sum(int a,int b);
  
  int main(int argc, char *argv[])
  {
      for(int i = 0; i < argc; i++){
          printf("argv[%d]: %s\n", i, argv[i]);
      }
      printf("Hello world\n");
  
      for(int i = 1; i < 5; i++){
          printf("%d\n", i);
      }
  
      int a = 1, b = 2;
      printf("before swap: a=%d, b=%d\n", a, b);
      printf("a+b = %d\n", sum(a,b));
      swap(&a, &b);
      printf("after swap: a=%d, b=%d\n", a, b);
      return 0;
  }
  
  int sum(int a, int b){
      return a+b;
  }
  

  • 编译链接：gcc -g -Wall program1.c -o program1

• 显示当前调试会话中已加载的源文件列表：info sources
  

• 从指定文件指定的行显示：list/l 文件名:行号
  

• 从指定文件指定的函数显示：list/l 文件名:函数名
  

• 查看及设置显示的行数

  • 查看显示的行数：show list/listsize
  • 设置显示的行数：set list/listsize
    

断点操作

• 查看断点：i/info b/break
  

• 设置一般断点

  • b/break 行号
  • b/break 函数名
  • b/break 文件名:行号
  • b/break 文件名:函数

• 设置条件断点（一般用在循环的位置）：b/break 10 if i==5
  

• 删除断点：d/del/delete 断点编号
  

• 设置断点无效：dis/disable 断点编号
  

• 设置断点生效：ena/enable 断点编号
  

• 忽略断点n次：ignore 断点编号 忽略次数
  

调试操作

• 现有断点

• 运行 GDB 程序 （重新调试程序）

  • 程序停在第一行：start
    

  • 遇到断点才停：run
    

• 继续运行，到下一个断点停：c/continue
  

• 向下执行一行代码（不会进入函数体）：n/next
  

• 向下单步调试（遇到函数进入函数体）

  • s/step
    

  • 跳出函数体：finish
    

变量操作/监视

• 打印变量值：p/print 变量名/表达式
  

• 打印变量类型：pt/ptype 变量名/表达式
  

• 自动变量操作

  • 自动打印指定变量的值：display 变量名
    

  • 查看自动变量：i/info dis/display
    

  • 取消自动变量：undis/undisplay 编号
    

其它操作

• 设置变量值：set var 变量名=变量值 （循环中用的较多）
  

• 跳出循环：until 希望跳转到的行号
  

多线程操作

• 说明：使用gdb调试时，gdb默认只能跟踪一个进程，可以在fork函数调用前，通过指令设置gdb调试工具来跟踪父进程或子进程，默认gdb跟踪父进程

• 调试program2可执行程序
  

• 查看调试父进程或子进程：show follow-fork-mode
  

• 设置调试父进程或子进程：set follow-fork-mode [parent(default) | child
  

• 调试模式

  • 说明：默认为on，表示调试当前进程时，其余进程继续运行，如果为off，则调试当前进程时，其余进程被gdb挂起

  • 查看当前调试模式：show detach-on-fork
    

  • 设置on：set detach-on-fork on
    

  • 设置off：set detach-on-fork off
    

  • 查看当前调试的进程：i/info i/inferiors

    • 当设置调试子进程，其余进程为挂起状态时
      

  • 切换当前进程的调试：inferior id

    • 切换到父进程
      

  • 使进程脱离gdb调试，不再挂起：detach inferiors id

    • 子进程脱离挂起状态