gdb 调试命令【全】

Posted on 2012-03-22 17:30 bw_0927 阅读(842) 评论(0) 收藏举报

http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-gdbmp/

http://blog.csdn.net/haoel/article/details/2879

http://simohayha.iteye.com/blog/493091

https://stackoverflow.com/questions/9325075/how-to-creating-an-instance-of-a-class-and-assign-it-to-a-variable

"new" is not currently supported in gdb。

gdb中申明一个临时的类类型变量：

set var $new = malloc(sizeof(struct Whatever))

普通变量

set $v1 = 1

匿名空间的调试：用引号包围起来和(anonymous namespace) ，tab 自动补全

(gdb) b 'rocksdb::(anonymous namespace)::Level

（gdb）break *0x111111

可以使用“p array[index]@num”命令。其中index是想从哪个索引开始打印（从0开始计数），num是连续多少个元素

p *a@10 或者 p (int [10])*a

p {i, j} 打印多个变量

显示continuing，表示等待用户做相应的操作来激活情绪运行至断点处

(gdb) whatis 类型名或变量名显示类型

(gdb) ptype 类型名或变量名显示具体的结构体的定义

set var name = value

(gdb) generate-core-file

(gdb) call dlerror()
$7 = 46693184
(gdb) print $7
$9 = 46693184
(gdb) print (char*)$7
$10 = 0x2c87b40 "libGL.so.1: cannot open shared object file: No such file or directory"

一

用GDB调试程序

GDB概述
————

GDB是GNU开源组织发布的一个强大的UNIX下的程序调试工具。或许，各位比较喜欢那种图形界面方式的，像VC、BCB等IDE的调试，但如果你是在UNIX平台下做软件，你会发现GDB这个调试工具有比VC、BCB的图形化调试器更强大的功能。所谓“寸有所长，尺有所短”就是这个道理。

一般来说，GDB主要帮忙你完成下面四个方面的功能：

    1、启动你的程序，可以按照你的自定义的要求随心所欲的运行程序。
    2、可让被调试的程序在你所指定的调置的断点处停住。（断点可以是条件表达式）
    3、当程序被停住时，可以检查此时你的程序中所发生的事。
    4、动态的改变你程序的执行环境。

从上面看来，GDB和一般的调试工具没有什么两样，基本上也是完成这些功能，不过在细节上，你会发现GDB这个调试工具的强大，大家可能比较习惯了图形化的调试工具，但有时候，命令行的调试工具却有着图形化工具所不能完成的功能。让我们一一看来。

一个调试示例
——————

源程序：tst.c

     1 #include <stdio.h>
     2
     3 int func(int n)
     4 {
     5         int sum=0,i;
     6         for(i=0; i<n; i++)
     7         {
     8                 sum+=i;
     9         }
    10         return sum;
    11 }
    12
    13
    14 main()
    15 {
    16         int i;
    17         long result = 0;
    18         for(i=1; i<=100; i++)
    19         {
    20                 result += i;
    21         }
    22
    23        printf("result[1-100] = %d /n", result );
    24        printf("result[1-250] = %d /n", func(250) );
    25 }

编译生成执行文件：（Linux下）
hchen/test> cc -g tst.c -o tst

使用GDB调试：

hchen/test> gdb tst <---------- 启动GDB
GNU gdb 5.1.1
Copyright 2002 Free Software Foundation, Inc.
GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
Type "show copying" to see the conditions.
There is absolutely no warranty for GDB. Type "show warranty" for details.
This GDB was configured as "i386-suse-linux"...
(gdb) l     <-------------------- l命令相当于list，从第一行开始例出原码。
1        #include <stdio.h>
2
3        int func(int n)
4        {
5                int sum=0,i;
6                for(i=0; i<n; i++)
7                {
8                        sum+=i;
9                }
10               return sum;
(gdb)       <-------------------- 直接回车表示，重复上一次命令
11       }
12
13
14       main()
15       {
16               int i;
17               long result = 0;
18               for(i=1; i<=100; i++)
19               {
20                       result += i;
(gdb) break 16    <-------------------- 设置断点，在源程序第16行处。
Breakpoint 1 at 0x8048496: file tst.c, line 16.
(gdb) break func <-------------------- 设置断点，在函数func()入口处。
Breakpoint 2 at 0x8048456: file tst.c, line 5.
(gdb) info break <-------------------- 查看断点信息。
Num Type           Disp Enb Address    What
1   breakpoint     keep y   0x08048496 in main at tst.c:16
2   breakpoint     keep y   0x08048456 in func at tst.c:5
(gdb) r           <--------------------- 运行程序，run命令简写
Starting program: /home/hchen/test/tst

Breakpoint 1, main () at tst.c:17    <---------- 在断点处停住。
17               long result = 0;
(gdb) n          <--------------------- 单条语句执行，next命令简写。
18               for(i=1; i<=100; i++)
(gdb) n
20                       result += i;
(gdb) n
18               for(i=1; i<=100; i++)
(gdb) n
20                       result += i;
(gdb) c          <--------------------- 继续运行程序，continue命令简写。
Continuing.
result[1-100] = 5050       <----------程序输出。

Breakpoint 2, func (n=250) at tst.c:5
5                int sum=0,i;
(gdb) n
6                for(i=1; i<=n; i++)
(gdb) p i        <--------------------- 打印变量i的值，print命令简写。
$1 = 134513808
(gdb) n
8                        sum+=i;
(gdb) n
6                for(i=1; i<=n; i++)
(gdb) p sum
$2 = 1
(gdb) n
8                        sum+=i;
(gdb) p i
$3 = 2
(gdb) n
6                for(i=1; i<=n; i++)
(gdb) p sum
$4 = 3
(gdb) bt        <--------------------- 查看函数堆栈。
#0 func (n=250) at tst.c:5
#1 0x080484e4 in main () at tst.c:24
#2 0x400409ed in __libc_start_main () from /lib/libc.so.6
(gdb) finish    <--------------------- 退出函数。
Run till exit from #0 func (n=250) at tst.c:5
0x080484e4 in main () at tst.c:24
24              printf("result[1-250] = %d /n", func(250) );
Value returned is $6 = 31375
(gdb) c     <--------------------- 继续运行。
Continuing.
result[1-250] = 31375    <----------程序输出。

Program exited with code 027. <--------程序退出，调试结束。
(gdb) q <--------------------- 退出gdb。
hchen/test>

好了，有了以上的感性认识，还是让我们来系统地认识一下gdb吧。

使用GDB
————

一般来说GDB主要调试的是C/C++的程序。要调试C/C++的程序，首先在编译时，我们必须要把调试信息加到可执行文件中。使用编译器（cc/gcc/g++）的 -g 参数可以做到这一点。如：

> cc -g hello.c -o hello
> g++ -g hello.cpp -o hello

如果没有-g，你将看不见程序的函数名、变量名，所代替的全是运行时的内存地址。当你用-g把调试信息加入之后，并成功编译目标代码以后，让我们来看看如何用gdb来调试他。

启动GDB的方法有以下几种：

1、gdb <program>
program也就是你的执行文件，一般在当然目录下。

2、gdb <program> core
用gdb同时调试一个运行程序和core文件，core是程序非法执行后core dump后产生的文件。

3、gdb <program> <PID>
如果你的程序是一个服务程序，那么你可以指定这个服务程序运行时的进程ID。gdb会自动attach上去，并调试他。program应该在PATH环境变量中搜索得到。

GDB启动时，可以加上一些GDB的启动开关，详细的开关可以用gdb -help查看。我在下面只例举一些比较常用的参数：

    -symbols <file>
    -s <file>
    从指定文件中读取符号表。

-se file
从指定文件中读取符号表信息，并把他用在可执行文件中。

    -core <file>
    -c <file>
    调试时core dump的core文件。

    -directory <directory>
    -d <directory>
    加入一个源文件的搜索路径。默认搜索路径是环境变量中PATH所定义的路径。

GDB的命令概貌
———————

启动gdb后，就你被带入gdb的调试环境中，就可以使用gdb的命令开始调试程序了，gdb的命令可以使用help命令来查看，如下所示：

    /home/hchen> gdb
    GNU gdb 5.1.1
    Copyright 2002 Free Software Foundation, Inc.
    GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
    welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
    Type "show copying" to see the conditions.
    There is absolutely no warranty for GDB. Type "show warranty" for details.
    This GDB was configured as "i386-suse-linux".
    (gdb) help
    List of classes of commands:

    aliases -- Aliases of other commands
    breakpoints -- Making program stop at certain points
    data -- Examining data
    files -- Specifying and examining files
    internals -- Maintenance commands
    obscure -- Obscure features
    running -- Running the program
    stack -- Examining the stack
    status -- Status inquiries
    support -- Support facilities
    tracepoints -- Tracing of program execution without stopping the program
    user-defined -- User-defined commands

    Type "help" followed by a class name for a list of commands in that class.
    Type "help" followed by command name for full documentation.
    Command name abbreviations are allowed if unambiguous.
    (gdb)

gdb的命令很多，gdb把之分成许多个种类。help命令只是例出gdb的命令种类，如果要看种类中的命令，可以使用help <class> 命令，如：help breakpoints，查看设置断点的所有命令。也可以直接help <command>来查看命令的帮助。

gdb中，输入命令时，可以不用打全命令，只用打命令的前几个字符就可以了，当然，命令的前几个字符应该要标志着一个唯一的命令，在Linux下，你可以敲击两次TAB键来补齐命令的全称，如果有重复的，那么gdb会把其例出来。

    示例一：在进入函数func时，设置一个断点。可以敲入break func，或是直接就是b func
    (gdb) b func
    Breakpoint 1 at 0x8048458: file hello.c, line 10.

    示例二：敲入b按两次TAB键，你会看到所有b打头的命令：
    (gdb) b
    backtrace break      bt
    (gdb)

    示例三：只记得函数的前缀，可以这样：
    (gdb) b make_ <按TAB键>
    （再按下一次TAB键，你会看到:）
    make_a_section_from_file     make_environ
    make_abs_section             make_function_type
    make_blockvector             make_pointer_type
    make_cleanup                 make_reference_type
    make_command                 make_symbol_completion_list
    (gdb) b make_
    GDB把所有make开头的函数全部例出来给你查看。

    示例四：调试C++的程序时，有可以函数名一样。如：
    (gdb) b 'bubble( M-?
    bubble(double,double)    bubble(int,int)
    (gdb) b 'bubble(
    你可以查看到C++中的所有的重载函数及参数。（注：M-?和“按两次TAB键”是一个意思）

要退出gdb时，只用发quit或命令简称q就行了。

GDB中运行UNIX的shell程序
————————————

在gdb环境中，你可以执行UNIX的shell的命令，使用gdb的shell命令来完成：

shell <command string>
调用UNIX的shell来执行<command string>，环境变量SHELL中定义的UNIX的shell将会被用来执行<command string>，如果SHELL没有定义，那就使用UNIX的标准shell：/bin/sh。（在Windows中使用Command.com或 cmd.exe）

还有一个gdb命令是make：
make <make-args>
可以在gdb中执行make命令来重新build自己的程序。这个命令等价于“shell make <make-args>”。

在GDB中运行程序
————————

当以gdb <program>方式启动gdb后，gdb会在PATH路径和当前目录中搜索<program>的源文件。如要确认gdb是否读到源文件，可使用l或list命令，看看gdb是否能列出源代码。

在gdb中，运行程序使用r或是run命令。程序的运行，你有可能需要设置下面四方面的事。

1、程序运行参数。
set args 可指定运行时参数。（如：set args 10 20 30 40 50）
show args 命令可以查看设置好的运行参数。

2、运行环境。
    path <dir> 可设定程序的运行路径。
    show paths 查看程序的运行路径。
    set environment varname [=value] 设置环境变量。如：set env USER=hchen
    show environment [varname] 查看环境变量。

3、工作目录。
cd <dir> 相当于shell的cd命令。
pwd 显示当前的所在目录。

4、程序的输入输出。
    info terminal 显示你程序用到的终端的模式。
    使用重定向控制程序输出。如：run > outfile
    tty命令可以指写输入输出的终端设备。如：tty /dev/ttyb

调试已运行的程序
————————

两种方法：
1、在UNIX下用ps查看正在运行的程序的PID（进程ID），然后用gdb <program> PID格式挂接正在运行的程序。
2、先用gdb <program>关联上源代码，并进行gdb，在gdb中用attach命令来挂接进程的PID。并用detach来取消挂接的进程。

暂停 / 恢复程序运行
—————————

调试程序中，暂停程序运行是必须的，GDB可以方便地暂停程序的运行。你可以设置程序的在哪行停住，在什么条件下停住，在收到什么信号时停往等等。以便于你查看运行时的变量，以及运行时的流程。

当进程被gdb停住时，你可以使用info program 来查看程序的是否在运行，进程号，被暂停的原因。

在gdb中，我们可以有以下几种暂停方式：断点（BreakPoint）、观察点（WatchPoint）、捕捉点（CatchPoint）、信号（Signals）、线程停止（Thread Stops）。如果要恢复程序运行，可以使用c或是continue命令。

一、设置断点（BreakPoint）

    我们用break命令来设置断点。正面有几点设置断点的方法：

    break <function>
        在进入指定函数时停住。C++中可以使用class::function或function(type,type)格式来指定函数名。

break <linenum>
在指定行号停住。

    break +offset
    break -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。

break
break命令没有参数时，表示在下一条指令处停住。

break ... if <condition>
...可以是上述的参数，condition表示条件，在条件成立时停住。比如在循环境体中，可以设置break if i=100，表示当i为100时停住程序。

    查看断点时，可使用info命令，如下所示：（注：n表示断点号）
    info breakpoints [n]
    info break [n]

二、设置观察点（WatchPoint）

    观察点一般来观察某个表达式（变量也是一种表达式）的值是否有变化了，如果有变化，马上停住程序。我们有下面的几种方法来设置观察点：

    watch <expr>
        为表达式（变量）expr设置一个观察点。一量表达式值有变化时，马上停住程序。

    rwatch <expr>
        当表达式（变量）expr被读时，停住程序。

    awatch <expr>
        当表达式（变量）的值被读或被写时，停住程序。

    info watchpoints
        列出当前所设置了的所有观察点。

三、设置捕捉点（CatchPoint）

    你可设置捕捉点来补捉程序运行时的一些事件。如：载入共享库（动态链接库）或是C++的异常。设置捕捉点的格式为：

    catch <event>
        当event发生时，停住程序。event可以是下面的内容：
        1、throw 一个C++抛出的异常。（throw为关键字）
        2、catch 一个C++捕捉到的异常。（catch为关键字）
        3、exec 调用系统调用exec时。（exec为关键字，目前此功能只在HP-UX下有用）
        4、fork 调用系统调用fork时。（fork为关键字，目前此功能只在HP-UX下有用）
        5、vfork 调用系统调用vfork时。（vfork为关键字，目前此功能只在HP-UX下有用）
        6、load 或 load <libname> 载入共享库（动态链接库）时。（load为关键字，目前此功能只在HP-UX下有用）
        7、unload 或 unload <libname> 卸载共享库（动态链接库）时。（unload为关键字，目前此功能只在HP-UX下有用）

tcatch <event>
只设置一次捕捉点，当程序停住以后，应点被自动删除。

四、维护停止点

上面说了如何设置程序的停止点，GDB中的停止点也就是上述的三类。在GDB中，如果你觉得已定义好的停止点没有用了，你可以使用delete、clear、disable、enable这几个命令来进行维护。

clear
清除所有的已定义的停止点。

    clear <function>
    clear <filename:function>
        清除所有设置在函数上的停止点。

    clear <linenum>
    clear <filename:linenum>
        清除所有设置在指定行上的停止点。

delete [breakpoints] [range...]
删除指定的断点，breakpoints为断点号。如果不指定断点号，则表示删除所有的断点。range 表示断点号的范围（如：3-7）。其简写命令为d。

比删除更好的一种方法是disable停止点，disable了的停止点，GDB不会删除，当你还需要时，enable即可，就好像回收站一样。

disable [breakpoints] [range...]
disable所指定的停止点，breakpoints为停止点号。如果什么都不指定，表示disable所有的停止点。简写命令是dis.

enable [breakpoints] [range...]
enable所指定的停止点，breakpoints为停止点号。

enable [breakpoints] once range...
enable所指定的停止点一次，当程序停止后，该停止点马上被GDB自动disable。

enable [breakpoints] delete range...
enable所指定的停止点一次，当程序停止后，该停止点马上被GDB自动删除。

五、停止条件维护

前面在说到设置断点时，我们提到过可以设置一个条件，当条件成立时，程序自动停止，这是一个非常强大的功能，这里，我想专门说说这个条件的相关维护命令。一般来说，为断点设置一个条件，我们使用if关键词，后面跟其断点条件。并且，条件设置好后，我们可以用condition命令来修改断点的条件。（只有break和watch命令支持if，catch目前暂不支持if）

condition <bnum> <expression>
修改断点号为bnum的停止条件为expression。

condition <bnum>
清除断点号为bnum的停止条件。

还有一个比较特殊的维护命令ignore，你可以指定程序运行时，忽略停止条件几次。

ignore <bnum> <count>
表示忽略断点号为bnum的停止条件count次。

六、为停止点设定运行命令

我们可以使用GDB提供的command命令来设置停止点的运行命令。也就是说，当运行的程序在被停止住时，我们可以让其自动运行一些别的命令，这很有利行自动化调试。对基于GDB的自动化调试是一个强大的支持。

    commands [bnum]
    ... command-list ...
    end

为断点号bnum指写一个命令列表。当程序被该断点停住时，gdb会依次运行命令列表中的命令。

例如：

        break foo if x>0
        commands
        printf "x is %d/n",x
        continue
        end
        断点设置在函数foo中，断点条件是x>0，如果程序被断住后，也就是，一旦x的值在foo函数中大于0，GDB会自动打印出x的值，并继续运行程序。

如果你要清除断点上的命令序列，那么只要简单的执行一下commands命令，并直接在打个end就行了。

七、断点菜单

在C++中，可能会重复出现同一个名字的函数若干次（函数重载），在这种情况下，break <function>不能告诉GDB要停在哪个函数的入口。当然，你可以使用break <function(type)>也就是把函数的参数类型告诉GDB，以指定一个函数。否则的话，GDB会给你列出一个断点菜单供你选择你所需要的断点。你只要输入你菜单列表中的编号就可以了。如：

    (gdb) b String::after
    [0] cancel
    [1] all
    [2] file:String.cc; line number:867
    [3] file:String.cc; line number:860
    [4] file:String.cc; line number:875
    [5] file:String.cc; line number:853
    [6] file:String.cc; line number:846
    [7] file:String.cc; line number:735
    > 2 4 6
    Breakpoint 1 at 0xb26c: file String.cc, line 867.
    Breakpoint 2 at 0xb344: file String.cc, line 875.
    Breakpoint 3 at 0xafcc: file String.cc, line 846.
    Multiple breakpoints were set.
    Use the "delete" command to delete unwanted
     breakpoints.
    (gdb)

可见，GDB列出了所有after的重载函数，你可以选一下列表编号就行了。0表示放弃设置断点，1表示所有函数都设置断点。

八、恢复程序运行和单步调试

当程序被停住了，你可以用continue命令恢复程序的运行直到程序结束，或下一个断点到来。也可以使用step或next命令单步跟踪程序。

    continue [ignore-count]
    c [ignore-count]
    fg [ignore-count]
        恢复程序运行，直到程序结束，或是下一个断点到来。ignore-count表示忽略其后的断点次数。continue，c，fg三个命令都是一样的意思。

step <count>
单步跟踪，如果有函数调用，他会进入该函数。进入函数的前提是，此函数被编译有debug信息。很像VC等工具中的step in。后面可以加count也可以不加，不加表示一条条地执行，加表示执行后面的count条指令，然后再停住。

next <count>
同样单步跟踪，如果有函数调用，他不会进入该函数。很像VC等工具中的step over。后面可以加count也可以不加，不加表示一条条地执行，加表示执行后面的count条指令，然后再停住。

    set step-mode
    set step-mode on
        打开step-mode模式，于是，在进行单步跟踪时，程序不会因为没有debug信息而不停住。这个参数有很利于查看机器码。

set step-mod off
关闭step-mode模式。

finish
运行程序，直到当前函数完成返回。并打印函数返回时的堆栈地址和返回值及参数值等信息。

until 或 u
当你厌倦了在一个循环体内单步跟踪时，这个命令可以运行程序直到退出循环体。

    stepi 或 si
    nexti 或 ni
        单步跟踪一条机器指令！一条程序代码有可能由数条机器指令完成，stepi和nexti可以单步执行机器指令。与之一样有相同功能的命令是 “display/i $pc” ，当运行完这个命令后，单步跟踪会在打出程序代码的同时打出机器指令（也就是汇编代码）

九、信号（Signals）

信号是一种软中断，是一种处理异步事件的方法。一般来说，操作系统都支持许多信号。尤其是 UNIX，比较重要应用程序一般都会处理信号。UNIX定义了许多信号，比如SIGINT表示中断字符信号，也就是Ctrl+C的信号，SIGBUS表示硬件故障的信号；SIGCHLD表示子进程状态改变信号；SIGKILL表示终止程序运行的信号，等等。信号量编程是UNIX下非常重要的一种技术。

GDB有能力在你调试程序的时候处理任何一种信号，你可以告诉GDB需要处理哪一种信号。你可以要求GDB收到你所指定的信号时，马上停住正在运行的程序，以供你进行调试。你可以用GDB的handle命令来完成这一功能。

handle <signal> <keywords...>
在GDB中定义一个信号处理。信号<signal>可以以SIG开头或不以SIG开头，可以用定义一个要处理信号的范围（如：SIGIO- SIGKILL，表示处理从SIGIO信号到SIGKILL的信号，其中包括SIGIO，SIGIOT，SIGKILL三个信号），也可以使用关键字 all来标明要处理所有的信号。一旦被调试的程序接收到信号，运行程序马上会被GDB停住，以供调试。其<keywords>可以是以下几种关键字的一个或多个。

        nostop
            当被调试的程序收到信号时，GDB不会停住程序的运行，但会打出消息告诉你收到这种信号。
        stop
            当被调试的程序收到信号时，GDB会停住你的程序。
        print
            当被调试的程序收到信号时，GDB会显示出一条信息。
        noprint
            当被调试的程序收到信号时，GDB不会告诉你收到信号的信息。
        pass
        noignore
            当被调试的程序收到信号时，GDB不处理信号。这表示，GDB会把这个信号交给被调试程序会处理。
        nopass
        ignore
            当被调试的程序收到信号时，GDB不会让被调试程序来处理这个信号。

    info signals
    info handle
        查看有哪些信号在被GDB检测中。

十、线程（Thread Stops）

如果你程序是多线程的话，你可以定义你的断点是否在所有的线程上，或是在某个特定的线程。GDB很容易帮你完成这一工作。

    break <linespec> thread <threadno>
    break <linespec> thread <threadno> if ...
        linespec指定了断点设置在的源程序的行号。threadno指定了线程的ID，注意，这个ID是GDB分配的，你可以通过“info threads”命令来查看正在运行程序中的线程信息。如果你不指定thread <threadno>则表示你的断点设在所有线程上面。你还可以为某线程指定断点条件。如：

        (gdb) break frik.c:13 thread 28 if bartab > lim

当你的程序被GDB停住时，所有的运行线程都会被停住。这方便你你查看运行程序的总体情况。而在你恢复程序运行时，所有的线程也会被恢复运行。那怕是主进程在被单步调试时。

查看栈信息
—————

当程序被停住了，你需要做的第一件事就是查看程序是在哪里停住的。当你的程序调用了一个函数，函数的地址，函数参数，函数内的局部变量都会被压入“栈”（Stack）中。你可以用GDB命令来查看当前的栈中的信息。

下面是一些查看函数调用栈信息的GDB命令：

    backtrace
    bt
        打印当前的函数调用栈的所有信息。如：

        (gdb) bt
        #0 func (n=250) at tst.c:6
        #1 0x08048524 in main (argc=1, argv=0xbffff674) at tst.c:30
        #2 0x400409ed in __libc_start_main () from /lib/libc.so.6

        从上可以看出函数的调用栈信息：__libc_start_main --> main() --> func()


    backtrace <n>
    bt <n>
        n是一个正整数，表示只打印栈顶上n层的栈信息。

    backtrace <-n>
    bt <-n>
        -n表一个负整数，表示只打印栈底下n层的栈信息。

如果你要查看某一层的信息，你需要在切换当前的栈，一般来说，程序停止时，最顶层的栈就是当前栈，如果你要查看栈下面层的详细信息，首先要做的是切换当前栈。

    frame <n>
    f <n>
        n是一个从0开始的整数，是栈中的层编号。比如：frame 0，表示栈顶，frame 1，表示栈的第二层。

    up <n>
        表示向栈的上面移动n层，可以不打n，表示向上移动一层。

    down <n>
        表示向栈的下面移动n层，可以不打n，表示向下移动一层。

    上面的命令，都会打印出移动到的栈层的信息。如果你不想让其打出信息。你可以使用这三个命令：

            select-frame <n> 对应于 frame 命令。
            up-silently <n> 对应于 up 命令。
            down-silently <n> 对应于 down 命令。

查看当前栈层的信息，你可以用以下GDB命令：

    frame 或 f
        会打印出这些信息：栈的层编号，当前的函数名，函数参数值，函数所在文件及行号，函数执行到的语句。

    info frame
    info f
        这个命令会打印出更为详细的当前栈层的信息，只不过，大多数都是运行时的内内地址。比如：函数地址，调用函数的地址，被调用函数的地址，目前的函数是由什么样的程序语言写成的、函数参数地址及值、局部变量的地址等等。如：
            (gdb) info f
            Stack level 0, frame at 0xbffff5d4:
             eip = 0x804845d in func (tst.c:6); saved eip 0x8048524
             called by frame at 0xbffff60c
             source language c.
             Arglist at 0xbffff5d4, args: n=250
             Locals at 0xbffff5d4, Previous frame's sp is 0x0
             Saved registers:
              ebp at 0xbffff5d4, eip at 0xbffff5d8

     info args
        打印出当前函数的参数名及其值。

     info locals
        打印出当前函数中所有局部变量及其值。

     info catch
        打印出当前的函数中的异常处理信息。




查看源程序
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一、显示源代码

    GDB 可以打印出所调试程序的源代码，当然，在程序编译时一定要加上-g的参数，把源程序信息编译到执行文件中。不然就看不到源程序了。当程序停下来以后，GDB会报告程序停在了那个文件的第几行上。你可以用list命令来打印程序的源代码。还是来看一看查看源代码的GDB命令吧。

    list <linenum>
        显示程序第linenum行的周围的源程序。

    list <function>
        显示函数名为function的函数的源程序。

    list
        显示当前行后面的源程序。

    list -
        显示当前行前面的源程序。

一般是打印当前行的上5行和下5行，如果显示函数是是上2行下8行，默认是10行，当然，你也可以定制显示的范围，使用下面命令可以设置一次显示源程序的行数。

    set listsize <count>
        设置一次显示源代码的行数。

    show listsize
        查看当前listsize的设置。

list命令还有下面的用法：

    list <first>, <last>
        显示从first行到last行之间的源代码。

    list , <last>
        显示从当前行到last行之间的源代码。

    list +
        往后显示源代码。

一般来说在list后面可以跟以下这们的参数：

    <linenum>   行号。
    <+offset>   当前行号的正偏移量。
    <-offset>   当前行号的负偏移量。
    <filename:linenum> 哪个文件的哪一行。
    <function> 函数名。
    <filename:function> 哪个文件中的哪个函数。
    <*address> 程序运行时的语句在内存中的地址。

二、搜索源代码

不仅如此，GDB还提供了源代码搜索的命令：

    forward-search <regexp>
    search <regexp>
        向前面搜索。

    reverse-search <regexp>
        全部搜索。

其中，<regexp>就是正则表达式，也主一个字符串的匹配模式，关于正则表达式，我就不在这里讲了，还请各位查看相关资料。

三、指定源文件的路径

某些时候，用-g编译过后的执行程序中只是包括了源文件的名字，没有路径名。GDB提供了可以让你指定源文件的路径的命令，以便GDB进行搜索。

    directory <dirname ... >
    dir <dirname ... >
        加一个源文件路径到当前路径的前面。如果你要指定多个路径，UNIX下你可以使用“:”，Windows下你可以使用“;”。
    directory
        清除所有的自定义的源文件搜索路径信息。

    show directories
        显示定义了的源文件搜索路径。

四、源代码的内存

你可以使用info line命令来查看源代码在内存中的地址。info line后面可以跟“行号”，“函数名”，“文件名:行号”，“文件名:函数名”，这个命令会打印出所指定的源码在运行时的内存地址，如：

(gdb) info line tst.c:func
Line 5 of "tst.c" starts at address 0x8048456 <func+6> and ends at 0x804845d <func+13>.

还有一个命令（disassemble）你可以查看源程序的当前执行时的机器码，这个命令会把目前内存中的指令dump出来。如下面的示例表示查看函数func的汇编代码。

        (gdb) disassemble func
        Dump of assembler code for function func:
        0x8048450 <func>:       push   %ebp
        0x8048451 <func+1>:     mov    %esp,%ebp
        0x8048453 <func+3>:     sub    $0x18,%esp
        0x8048456 <func+6>:     movl   $0x0,0xfffffffc(%ebp)
        0x804845d <func+13>:    movl   $0x1,0xfffffff8(%ebp)
        0x8048464 <func+20>:    mov    0xfffffff8(%ebp),%eax
        0x8048467 <func+23>:    cmp    0x8(%ebp),%eax
        0x804846a <func+26>:    jle    0x8048470 <func+32>
        0x804846c <func+28>:    jmp    0x8048480 <func+48>
        0x804846e <func+30>:    mov    %esi,%esi
        0x8048470 <func+32>:    mov    0xfffffff8(%ebp),%eax
        0x8048473 <func+35>:    add    %eax,0xfffffffc(%ebp)
        0x8048476 <func+38>:    incl   0xfffffff8(%ebp)
        0x8048479 <func+41>:    jmp    0x8048464 <func+20>
        0x804847b <func+43>:    nop
        0x804847c <func+44>:    lea    0x0(%esi,1),%esi
        0x8048480 <func+48>:    mov    0xfffffffc(%ebp),%edx
        0x8048483 <func+51>:    mov    %edx,%eax
        0x8048485 <func+53>:    jmp    0x8048487 <func+55>
        0x8048487 <func+55>:    mov    %ebp,%esp
        0x8048489 <func+57>:    pop    %ebp
        0x804848a <func+58>:    ret
        End of assembler dump.

查看运行时数据
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    在你调试程序时，当程序被停住时，你可以使用print命令（简写命令为p），或是同义命令inspect来查看当前程序的运行数据。print命令的格式是：

    print <expr>
    print /<f> <expr>
        <expr>是表达式，是你所调试的程序的语言的表达式（GDB可以调试多种编程语言），<f>是输出的格式，比如，如果要把表达式按16进制的格式输出，那么就是/x。


一、表达式

    print和许多GDB的命令一样，可以接受一个表达式，GDB会根据当前的程序运行的数据来计算这个表达式，既然是表达式，那么就可以是当前程序运行中的const常量、变量、函数等内容。可惜的是GDB不能使用你在程序中所定义的宏。

    表达式的语法应该是当前所调试的语言的语法，由于C/C++是一种大众型的语言，所以，本文中的例子都是关于C/C++的。（而关于用GDB调试其它语言的章节，我将在后面介绍）

    在表达式中，有几种GDB所支持的操作符，它们可以用在任何一种语言中。

    @
        是一个和数组有关的操作符，在后面会有更详细的说明。

    ::
        指定一个在文件或是一个函数中的变量。

    {<type>} <addr>
        表示一个指向内存地址<addr>的类型为type的一个对象。


二、程序变量

    在GDB中，你可以随时查看以下三种变量的值：
        1、全局变量（所有文件可见的）
        2、静态全局变量（当前文件可见的）
        3、局部变量（当前Scope可见的）

    如果你的局部变量和全局变量发生冲突（也就是重名），一般情况下是局部变量会隐藏全局变量，也就是说，如果一个全局变量和一个函数中的局部变量同名时，如果当前停止点在函数中，用print显示出的变量的值会是函数中的局部变量的值。如果此时你想查看全局变量的值时，你可以使用“::”操作符：

        file::variable
    function::variable
    可以通过这种形式指定你所想查看的变量，是哪个文件中的或是哪个函数中的。例如，查看文件f2.c中的全局变量x的值：

    gdb) p 'f2.c'::x

    当然，“::”操作符会和C++中的发生冲突，GDB能自动识别“::” 是否C++的操作符，所以你不必担心在调试C++程序时会出现异常。

    另外，需要注意的是，如果你的程序编译时开启了优化选项，那么在用GDB调试被优化过的程序时，可能会发生某些变量不能访问，或是取值错误码的情况。这个是很正常的，因为优化程序会删改你的程序，整理你程序的语句顺序，剔除一些无意义的变量等，所以在GDB调试这种程序时，运行时的指令和你所编写指令就有不一样，也就会出现你所想象不到的结果。对付这种情况时，需要在编译程序时关闭编译优化。一般来说，几乎所有的编译器都支持编译优化的开关，例如，GNU 的C/C++编译器GCC，你可以使用“-gstabs”选项来解决这个问题。关于编译器的参数，还请查看编译器的使用说明文档。

三、数组

有时候，你需要查看一段连续的内存空间的值。比如数组的一段，或是动态分配的数据的大小。

你可以使用GDB的“@”操作符，“@”的左边是第一个内存的地址的值，“@”的右边则你你想查看内存的长度。例如，你的程序中有这样的语句：

        int *array = (int *) malloc (len * sizeof (int));

    于是，在GDB调试过程中，你可以以如下命令显示出这个动态数组的取值：

p *array@len

    @的左边是数组的首地址的值，也就是变量array所指向的内容，右边则是数据的长度，其保存在变量len中，其输出结果，大约是下面这个样子的：

        (gdb) p *array@len
        $1 = {2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40}

如果是静态数组的话，可以直接用print数组名，就可以显示数组中所有数据的内容了。

四、输出格式

    一般来说，GDB会根据变量的类型输出变量的值。但你也可以自定义GDB的输出的格式。例如，你想输出一个整数的十六进制，或是二进制来查看这个整型变量的中的位的情况。要做到这样，你可以使用GDB的数据显示格式：

    x 按十六进制格式显示变量。
    d 按十进制格式显示变量。
    u 按十六进制格式显示无符号整型。
    o 按八进制格式显示变量。
    t 按二进制格式显示变量。
    a 按十六进制格式显示变量。
    c 按字符格式显示变量。
    f 按浮点数格式显示变量。

        (gdb) p i
        $21 = 101

        (gdb) p/a i
        $22 = 0x65

        (gdb) p/c i
        $23 = 101 'e'

        (gdb) p/f i
        $24 = 1.41531145e-43

        (gdb) p/x i
        $25 = 0x65

        (gdb) p/t i
        $26 = 1100101

五、查看内存

    你可以使用examine命令（简写是x）来查看内存地址中的值。x命令的语法如下所示：

    x/<n/f/u> <addr> #打印内存（n：打印单元的数量，f：格式化字符，u：单位）

    n、f、u是可选的参数。

    n 是一个正整数，表示显示内存的长度，也就是说从当前地址向后显示几个地址的内容。
    f 表示显示的格式，参见上面。如果地址所指的是字符串，那么格式可以是s，如果地十是指令地址，那么格式可以是i。
    u 表示从当前地址往后请求的字节数，如果不指定的话，GDB默认是4个bytes。u参数可以用下面的字符来代替，b表示单字节，h表示双字节，w表示四字节，g表示八字节。当我们指定了字节长度后，GDB会从指内存定的内存地址开始，读写指定字节，并把其当作一个值取出来。

    <addr>表示一个内存地址。

    n/f/u三个参数可以一起使用。例如：

    命令：x/3uh 0x54320 表示，从内存地址0x54320读取内容，h表示以双字节为一个单位，3表示三个单位，u表示按十六进制显示。

display 表达式：在单步运行时将非常有用，使用display命令设置一个表达式后，它将在每次单步进行指令后，紧接着输出被设置的表达式及值。如： display a
watch 表达式：设置一个监视点，一旦被监视的“表达式”的值改变，gdb将强行终止正在被调试的程序。如： watch a

六、自动显示

    你可以设置一些自动显示的变量，当程序停住时，或是在你单步跟踪时，这些变量会自动显示。相关的GDB命令是display。

    display <expr>
    display/<fmt> <expr>
    display/<fmt> <addr>

display arr@2 //显示数组的地址

display *arr@2 //显示数组的值

    expr是一个表达式，fmt表示显示的格式，addr表示内存地址，当你用display设定好了一个或多个表达式后，只要你的程序被停下来，GDB会自动显示你所设置的这些表达式的值。

    格式i和s同样被display支持，一个非常有用的命令是：

        display/i $pc

    $pc是GDB的环境变量，表示着指令的地址，/i则表示输出格式为机器指令码，也就是汇编。于是当程序停下后，就会出现源代码和机器指令码相对应的情形，这是一个很有意思的功能。

    下面是一些和display相关的GDB命令：

    undisplay <dnums...>
    delete display <dnums...>
    删除自动显示，dnums意为所设置好了的自动显式的编号。如果要同时删除几个，编号可以用空格分隔，如果要删除一个范围内的编号，可以用减号表示（如：2-5）

    disable display <dnums...>
    enable display <dnums...>
    disable和enalbe不删除自动显示的设置，而只是让其失效和恢复。

    info display
    查看display设置的自动显示的信息。GDB会打出一张表格，向你报告当然调试中设置了多少个自动显示设置，其中包括，设置的编号，表达式，是否enable。

七、设置显示选项

GDB中关于显示的选项比较多，这里我只例举大多数常用的选项。

    set print address
    set print address on
        打开地址输出，当程序显示函数信息时，GDB会显出函数的参数地址。系统默认为打开的，如：

        (gdb) f
        #0 set_quotes (lq=0x34c78 "<<", rq=0x34c88 ">>")
            at input.c:530
        530         if (lquote != def_lquote)

    set print address off
        关闭函数的参数地址显示，如：

        (gdb) set print addr off
        (gdb) f
        #0 set_quotes (lq="<<", rq=">>") at input.c:530
        530         if (lquote != def_lquote)

    show print address
        查看当前地址显示选项是否打开。

    set print array
    set print array on
        打开数组显示，打开后当数组显示时，每个元素占一行，如果不打开的话，每个元素则以逗号分隔。这个选项默认是关闭的。与之相关的两个命令如下，我就不再多说了。

    set print array off
    show print array

    set print elements <number-of-elements>
        这个选项主要是设置数组的，如果你的数组太大了，那么就可以指定一个<number-of-elements>来指定数据显示的最大长度，当到达这个长度时，GDB就不再往下显示了。如果设置为0，则表示不限制。

    show print elements
        查看print elements的选项信息。

    set print null-stop <on/off>
        如果打开了这个选项，那么当显示字符串时，遇到结束符则停止显示。这个选项默认为off。

    set print pretty on
        如果打开printf pretty这个选项，那么当GDB显示结构体时会比较漂亮。如：

            $1 = {
              next = 0x0,
              flags = {
                sweet = 1,
                sour = 1
              },
              meat = 0x54 "Pork"
            }

    set print pretty off
        关闭printf pretty这个选项，GDB显示结构体时会如下显示：

            $1 = {next = 0x0, flags = {sweet = 1, sour = 1}, meat = 0x54 "Pork"}

    show print pretty
        查看GDB是如何显示结构体的。


    set print sevenbit-strings <on/off>
        设置字符显示，是否按“/nnn”的格式显示，如果打开，则字符串或字符数据按/nnn显示，如“/065”。

    show print sevenbit-strings
        查看字符显示开关是否打开。

    set print union <on/off>
        设置显示结构体时，是否显式其内的联合体数据。例如有以下数据结构：

        typedef enum {Tree, Bug} Species;
        typedef enum {Big_tree, Acorn, Seedling} Tree_forms;
        typedef enum {Caterpillar, Cocoon, Butterfly}
                      Bug_forms;

        struct thing {
          Species it;
          union {
            Tree_forms tree;
            Bug_forms bug;
          } form;
        };

        struct thing foo = {Tree, {Acorn}};

        当打开这个开关时，执行 p foo 命令后，会如下显示：
            $1 = {it = Tree, form = {tree = Acorn, bug = Cocoon}}

        当关闭这个开关时，执行 p foo 命令后，会如下显示：
            $1 = {it = Tree, form = {...}}

    show print union
        查看联合体数据的显示方式

    set print object <on/off>
        在C++中，如果一个对象指针指向其派生类，如果打开这个选项，GDB会自动按照虚方法调用的规则显示输出，如果关闭这个选项的话，GDB就不管虚函数表了。这个选项默认是off。

    show print object
        查看对象选项的设置。

    set print static-members <on/off>
        这个选项表示，当显示一个C++对象中的内容是，是否显示其中的静态数据成员。默认是on。

    show print static-members
        查看静态数据成员选项设置。

    set print vtbl <on/off>
        当此选项打开时，GDB将用比较规整的格式来显示虚函数表时。其默认是关闭的。

    show print vtbl
        查看虚函数显示格式的选项。


八、历史记录

    当你用GDB的print查看程序运行时的数据时，你每一个print都会被GDB记录下来。GDB会以$1, $2, $3 .....这样的方式为你每一个print命令编上号。于是，你可以使用这个编号访问以前的表达式，如$1。这个功能所带来的好处是，如果你先前输入了一个比较长的表达式，如果你还想查看这个表达式的值，你可以使用历史记录来访问，省去了重复输入。


九、GDB环境变量

    你可以在GDB的调试环境中定义自己的变量，用来保存一些调试程序中的运行数据。要定义一个GDB的变量很简单只需。使用GDB的set命令。GDB的环境变量和UNIX一样，也是以$起头。如：

    set $foo = *object_ptr

    使用环境变量时，GDB会在你第一次使用时创建这个变量，而在以后的使用中，则直接对其賦值。环境变量没有类型，你可以给环境变量定义任一的类型。包括结构体和数组。

    show convenience
        该命令查看当前所设置的所有的环境变量。

    这是一个比较强大的功能，环境变量和程序变量的交互使用，将使得程序调试更为灵活便捷。例如：

        set $i = 0
        print bar[$i++]->contents

    于是，当你就不必，print bar[0]->contents, print bar[1]->contents地输入命令了。输入这样的命令后，只用敲回车，重复执行上一条语句，环境变量会自动累加，从而完成逐个输出的功能。


十、查看寄存器

    要查看寄存器的值，很简单，可以使用如下命令：

    info registers
        查看寄存器的情况。（除了浮点寄存器）

    info all-registers
        查看所有寄存器的情况。（包括浮点寄存器）

    info registers <regname ...>
        查看所指定的寄存器的情况。

    寄存器中放置了程序运行时的数据，比如程序当前运行的指令地址（ip），程序的当前堆栈地址（sp）等等。你同样可以使用print命令来访问寄存器的情况，只需要在寄存器名字前加一个$符号就可以了。如：p $eip。

改变程序的执行
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    一旦使用GDB挂上被调试程序，当程序运行起来后，你可以根据自己的调试思路来动态地在GDB中更改当前被调试程序的运行线路或是其变量的值，这个强大的功能能够让你更好的调试你的程序，比如，你可以在程序的一次运行中走遍程序的所有分支。


一、修改变量值

    修改被调试程序运行时的变量值，在GDB中很容易实现，使用GDB的print命令即可完成。如：

        (gdb) print x=4

    x=4这个表达式是C/C++的语法，意为把变量x的值修改为4，如果你当前调试的语言是Pascal，那么你可以使用Pascal的语法：x:=4。

    在某些时候，很有可能你的变量和GDB中的参数冲突，如：

        (gdb) whatis width （显示变量的类型）
        type = double
        (gdb) p width
        $4 = 13
        (gdb) set width=47
        Invalid syntax in expression.

    因为，set width是GDB的命令，所以，出现了“Invalid syntax in expression”的设置错误，此时，你可以使用set var命令来告诉GDB，width不是你GDB的参数，而是程序的变量名，如：

        (gdb) set var width=47

    另外，还可能有些情况，GDB并不报告这种错误，所以保险起见，在你改变程序变量取值时，最好都使用set var格式的GDB命令。

二、跳转执行

    一般来说，被调试程序会按照程序代码的运行顺序依次执行。GDB提供了乱序执行的功能，也就是说，GDB可以修改程序的执行顺序，可以让程序执行随意跳跃。这个功能可以由GDB的jump命令来完：

    jump <linespec>
    指定下一条语句的运行点。<linespce>可以是文件的行号，可以是file:line格式，可以是+num这种偏移量格式。表式着下一条运行语句从哪里开始。

    jump <address>
    这里的<address>是代码行的内存地址。

    注意，jump命令不会改变当前的程序栈中的内容，所以，当你从一个函数跳到另一个函数时，当函数运行完返回时进行弹栈操作时必然会发生错误，可能结果还是非常奇怪的，甚至于产生程序Core Dump。所以最好是同一个函数中进行跳转。

    熟悉汇编的人都知道，程序运行时，有一个寄存器用于保存当前代码所在的内存地址。所以，jump命令也就是改变了这个寄存器中的值。于是，你可以使用“set $pc”来更改跳转执行的地址。如：

    set $pc = 0x485

三、产生信号量

    使用singal命令，可以产生一个信号量给被调试的程序。如：中断信号Ctrl+C。这非常方便于程序的调试，可以在程序运行的任意位置设置断点，并在该断点用GDB产生一个信号量，这种精确地在某处产生信号非常有利程序的调试。

    语法是：signal <singal>，UNIX的系统信号量通常从1到15。所以<singal>取值也在这个范围。

    single命令和shell的kill命令不同，系统的kill命令发信号给被调试程序时，是由GDB截获的，而single命令所发出一信号则是直接发给被调试程序的。

四、强制函数返回

    如果你的调试断点在某个函数中，并还有语句没有执行完。你可以使用return命令强制函数忽略还没有执行的语句并返回。

    return
    return <expression>
    使用return命令取消当前函数的执行，并立即返回，如果指定了<expression>，那么该表达式的值会被认作函数的返回值。


五、强制调用函数

    call <expr>
    表达式中可以一是函数，以此达到强制调用函数的目的。并显示函数的返回值，如果函数返回值是void，那么就不显示。

    另一个相似的命令也可以完成这一功能——print，print后面可以跟表达式，所以也可以用他来调用函数，print和call的不同是，如果函数返回void，call则不显示，print则显示函数返回值，并把该值存入历史数据中。

在不同语言中使用GDB
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GDB支持下列语言：C, C++, Fortran, PASCAL, Java, Chill, assembly, 和 Modula-2。一般说来，GDB会根据你所调试的程序来确定当然的调试语言，比如：发现文件名后缀为“.c”的，GDB会认为是C程序。文件名后缀为 “.C, .cc, .cp, .cpp, .cxx, .c++”的，GDB会认为是C++程序。而后缀是“.f, .F”的，GDB会认为是Fortran程序，还有，后缀为如果是“.s, .S”的会认为是汇编语言。

也就是说，GDB会根据你所调试的程序的语言，来设置自己的语言环境，并让GDB的命令跟着语言环境的改变而改变。比如一些GDB命令需要用到表达式或变量时，这些表达式或变量的语法，完全是根据当前的语言环境而改变的。例如C/C++中对指针的语法是*p，而在Modula-2中则是p^。并且，如果你当前的程序是由几种不同语言一同编译成的，那到在调试过程中，GDB也能根据不同的语言自动地切换语言环境。这种跟着语言环境而改变的功能，真是体贴开发人员的一种设计。

下面是几个相关于GDB语言环境的命令：

    show language
        查看当前的语言环境。如果GDB不能识为你所调试的编程语言，那么，C语言被认为是默认的环境。

    info frame
        查看当前函数的程序语言。

    info source
        查看当前文件的程序语言。

如果GDB没有检测出当前的程序语言，那么你也可以手动设置当前的程序语言。使用set language命令即可做到。

    当set language命令后什么也不跟的话，你可以查看GDB所支持的语言种类：

        (gdb) set language
        The currently understood settings are:

        local or auto    Automatic setting based on source file
        c                Use the C language
        c++              Use the C++ language
        asm              Use the Asm language
        chill            Use the Chill language
        fortran          Use the Fortran language
        java             Use the Java language
        modula-2         Use the Modula-2 language
        pascal           Use the Pascal language
        scheme           Use the Scheme language

    于是你可以在set language后跟上被列出来的程序语言名，来设置当前的语言环境。

后记
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    GDB是一个强大的命令行调试工具。大家知道命令行的强大就是在于，其可以形成执行序列，形成脚本。UNIX下的软件全是命令行的，这给程序开发提代供了极大的便利，命令行软件的优势在于，它们可以非常容易的集成在一起，使用几个简单的已有工具的命令，就可以做出一个非常强大的功能。

    于是UNIX下的软件比Windows下的软件更能有机地结合，各自发挥各自的长处，组合成更为强劲的功能。而Windows下的图形软件基本上是各自为营，互相不能调用，很不利于各种软件的相互集成。在这里并不是要和Windows做个什么比较，所谓“寸有所长，尺有所短”，图形化工具还是有不如命令行的地方。（看到这句话时，希望各位千万再也不要认为我就是“鄙视图形界面”，和我抬杠了）

    我是根据版本为5.1.1的GDB所写的这篇文章，所以可能有些功能已被修改，或是又有更为强劲的功能。而且，我写得非常仓促，写得比较简略，并且，其中我已经看到有许多错别字了（我用五笔，所以错字让你看不懂），所以，我在这里对我文中的差错表示万分的歉意。

    文中所罗列的GDB的功能时，我只是罗列了一些带用的GDB的命令和使用方法，其实，我这里只讲述的功能大约只占GDB所有功能的60%吧，详细的文档，还是请查看GDB的帮助和使用手册吧，或许，过段时间，如果我有空，我再写一篇GDB的高级使用。

    我个人非常喜欢GDB的自动调试的功能，这个功能真的很强大，试想，我在UNIX下写个脚本，让脚本自动编译我的程序，被自动调试，并把结果报告出来，调试成功，自动checkin源码库。一个命令，编译带着调试带着checkin，多爽啊。只是GDB对自动化调试目前支持还不是很成熟，只能实现半自动化，真心期望着GDB的自动化调试功能的成熟。

    如果各位对GDB或是别的技术问题有兴趣的话，欢迎和我讨论交流。本人目前主要在UNIX下做产品软件的开发，所以，对UNIX下的软件开发比较熟悉，当然，不单单是技术，对软件工程实施，软件设计，系统分析，项目管理我也略有心得。欢迎大家找我交流，（QQ是：753640，MSN 是：haoel@hotmail.com）

(gdb) x/20x

gdb 里面x/20x就是查看20字节，按十六进制格式显示变量.

参考：
examine命令(简写是x)来查看内存地址中的值。x命令的语法如下所示：

x/<n/f/u> <addr>

n、f、u是可选的参数。

n是一个正整数，表示需要显示的内存单元的个数，也就是说从当前地址向后显示几个内存单元的内容，一个内存单元的大小由后面的u定义。

f 表示显示的格式，参见下面。如果地址所指的是字符串，那么格式可以是s，如果地十是指令地址，那么格式可以是i。

u 表示从当前地址往后请求的字节数，如果不指定的话，GDB默认是4个bytes。u参数可以用下面的字符来代替，b表示单字节，h表示双字节，w表示四字节，g表示八字节。当我们指定了字节长度后，GDB会从指内存定的内存地址开始，读写指定字节，并把其当作一个值取出来。

<addr>表示一个内存地址。

注意：严格区分n 和u的关系，n表示单元个数，u表示每个单元的大小。

n/f/u三个参数可以一起使用。例如：
命令：x/3uh 0x54320 表示，从内存地址0x54320读取内容，h表示以双字节为一个单位，3表示输出三个单位，u表示按十六进制显示。

输出格式
一般来说，GDB会根据变量的类型输出变量的值。但你也可以自定义GDB的输出的格式。例如，你想输出一个整数的十六进制，或是二进制来查看这个整型变量的中的位的情况。要做到这样，你可以使用GDB的数据显示格式：

x 按十六进制格式显示变量。
d 按十进制格式显示变量。
u 按十六进制格式显示无符号整型。
o 按八进制格式显示变量。
t 按二进制格式显示变量。
a 按十六进制格式显示变量。
c 按字符格式显示变量。
f 按浮点数格式显示变量。

(gdb) help x
Examine memory: x/FMT ADDRESS.
ADDRESS is an expression for the memory address to examine.
FMT is a repeat count followed by a format letter and a size letter.
Format letters are o(octal), x(hex), d(decimal), u(unsigned decimal),
t(binary), f(float), a(address), i(instruction), c(char) and s(string).
Size letters are b(byte), h(halfword), w(word), g(giant, 8 bytes).
The specified number of objects of the specified size are printed
according to the format.

Defaults for format and size letters are those previously used.
Default count is 1. Default address is following last thing printed
with this command or "print".
(gdb) p f1
$4 = 8.25
(gdb) p f2
$5 = 125.5
(gdb) x/x &f1
0xbffff380: 0x41040000
(gdb) x/xw &f1
0xbffff380: 0x41040000
(gdb) x/xw &f2
0xbffff384: 0x42fb0000
(gdb) x/2xw &f1
0xbffff380: 0x41040000 0x42fb0000
(gdb) x/4xw &f1
0xbffff380: 0x41040000 0x42fb0000 0xbffff408 0x00bcba66
(gdb) x/tw &f1
0xbffff380: 01000001000001000000000000000000
(gdb) x/2tw &f1
0xbffff380: 01000001000001000000000000000000 01000010111110110000000000000000
(gdb) p record
$10 = {12, 76, 48, 62, 94, 17, 32, 37, 52, 69}
(gdb) p &record
$11 = (int (*)[10]) 0x8049740
(gdb) x/4uw 0x8049740
0x8049740 <record>: 12 76 48 62
(gdb) x/6ow 0x8049740
0x8049740 <record>: 014 0114 060 076
0x8049750 <record+16>: 0136 021

https://www.cxybb.com/article/qq_36337149/81036688

第四章应用程序调试实践

1. SIGSEGV:栈溢出导致segmentation fault

引发SIGSEGV信号的非法内存操作包括：
- NULL指针访问
- 指针被破坏导致非法地址访问
- 栈溢出导致访问超出已分配的地址空间
示例代码(递归太多导致的栈溢出)：

static int recursion(int num) {
    if(num <= 0)return 2;
    return recursion(num - 1)%7;
}
int main(int argc,char *argv[]){
    int num = 10000000;
    printf("递归深度 = %d\n",num);
    recursion(num);
    return 0;
}

运行如下:
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-zaB8xdsx-1624958900032)(./picture/segv1.png)]
- 仔细观察发现 0x0001050c 地址的函数被多次调用,可以怀疑是递归调用导致的栈溢出
  - 注：本文的示例代码不具参考价值(一眼看出递归导致)，原文中用到了的ruby源码中一个函数，是需要展开宏才能看到递归的逻辑的
- info signal可查看gdb能够处理的信号
处理方法

栈溢出导致的 SIGSEGV 发生时，栈空间已经溢出，无法保证启动信号捕获处理程序运行所需要的栈空间。一次，需要使用备用栈 – sigaltstack()

示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <execinfo.h>

#include <bits/types/stack_t.h>

//cc -rdynamic prog.c -o prog
#define BT_BUF_SIZE 10
void showBacktrace(void)
{
    int j, nptrs;
    void *buffer[BT_BUF_SIZE];
    char **strings;

    nptrs = backtrace(buffer, BT_BUF_SIZE);
    printf("backtrace() returned %d addresses\n", nptrs);

    /* The call backtrace_symbols_fd(buffer, nptrs, STDOUT_FILENO)
              would produce similar output to the following: */

    strings = backtrace_symbols(buffer, nptrs);
    if (strings == NULL)
    {
        perror("backtrace_symbols");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    for (j = 0; j < nptrs; j++)
        printf("%s\n", strings[j]);
    free(strings);
}

/** 信号处理函数 */
void sig_handler(int sig)
{
    switch (sig)
    {
    case SIGSEGV:
        showBacktrace();
        break;
    default:
        ;
        break;
    }
    exit(-1);
}
/** 信号处理函数 */
static sighandler_t ruby_signal(int signum, sighandler_t handler)
{
    static struct sigaction sigact, old;
    if (signum == SIGSEGV)
        sigact.sa_flags |= SA_ONSTACK;

    sigact.sa_handler = handler; /* Address of a signal handler */
    if (sigaction(signum, &sigact, &old) < 0)
        perror("in ruby_signal() sigaction()");

    return old.sa_handler;
}
/** 栈溢出测试 */
unsigned stackOver(unsigned x){return stackOver(x) + 1;}
/** 备用栈注册 */
void register_sigaltstack()
{
    static int is_altstack_defined = 0;
    stack_t newSS, oldSS;
    if (is_altstack_defined)
        return;

    newSS.ss_sp = malloc(SIGSTKSZ);
    if (!newSS.ss_sp)
    {
        perror("in register_sigaltstack() malloc():");
        return;
    }
    newSS.ss_size = SIGSTKSZ;
    newSS.ss_flags = 0;
    if (sigaltstack(&newSS, &oldSS) == -1)
    {
        perror("in register_sigaltstack()  sigaltstack():");
        return;
    }
    is_altstack_defined = 1;
}
int main(int argc,char *argv[])
{
    register_sigaltstack();
    ruby_signal(SIGSEGV, sig_handler);
    stackOver(0);
    return 0;
}

运行效果对比如下：
- [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-R7xw3FAh-1624958900033)(./picture/segvCatch.png)]
总结：段错误总是要结束的，但是与其什么信息也不给，不如输出异常结束的提示信息，有助于应用程序的调试
- 注意：后文其实也会说明，对于多线程的环境，该方法是不太适用的，因为信号捕获函数打印的栈帧信息是该函数所在栈帧的，而发出该信号的线程不一定是同一个线程，
- 《unix 环境高级编程》里提到过同一个进程里的线程对信号是同享的，哪个线程捕获到是不一定的，如果你没处理过的话。

2. backtrace 无法正确显示

程序运行时生成的core执行backtrace，却完全看不出什么函数被调用

什么时 backtrace
- backtrace 是根据栈里保存的函数的返回地址来显示的，根据栈空间上返回地址和调试信息得出栈使用量，一次求出调用者函数，即调试器的 backtrace 地址来自进程的栈上
  - 信赖 backtrace 只有在栈没有被破坏的前提下才能成立，认为调试器的 backtrace 信息绝对正确是十分危险的
查看寄存器和栈
- info reg
  - 比如若已知 rip 的值是 0x3b4869ac80
    - 那可以通过x/i 0x3b4869ac80查看下一步要执行什么指令
  - 比如已知 rsp 的值是 0x4162f0c8
    - 那可以通过x/i 0x4162f0c8查看下一步要返回的地址

3. 数组非法访问导致内存破坏

典型bug之一就是缓冲区溢出，就是向已分配内存空间之外写入数据，如果发生在栈上就可能引发安全漏洞，因

有许多典型的防御措施：
- 指定缓冲区大小
- 源代码检查工具
- 编译器报警
下图是一种栈被破坏后的backtrace
- [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-NSBI4X93-1624958900033)(./picture/arrOver.png)]
- 前一节讲过这种栈帧信息是不可信的，代码突然跳转或调用了错误的 0x20656c62 导致段错误的发生
栈帧的#0、#1 显示的地址很难放置程序、共享内存等，大多数的 i386 架构的linux发行版本中的地址如下：
- 0x08000000–>程序
- 0xb0000000–>共享库
X86_64 中：
- 程序–> 0x400000 或 0x06000000附近
- 共享库–> 0x3000000000、0x2aaaaaaa0000 附近
因此，记住调试对象环境中，程序和共享库被定位的位置，在阅读backtrace会很方便

3.1 运行地址的改变

1.直接指定地址并调用
- 栈较难被破坏，地址一般保存在只读空间
2.指定内存区域保存了跳转地址(GOT/PLT)
3.执行ret命令(函数返回)
- 栈较容易被破坏，地址位于GOT或栈等可写空间

3.2 确定破坏跳转地址值的位置(栈破坏)

将错误的地址当数据
- 需要怀疑是否是字符串的一部分，原文中查看栈前后空间的内存，可以看到很多字符串(我在本地环境未能复现)，原文截图如下：
- [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-7uPnxio8-1624958900034)(./picture/arrOver2.png)]
- 原文中结合代码得出了"ble "对应0x20656c62当作返回地址使用导致段错误的结论，我在本地试过多种方法打印相关栈附近的内容，都没有发现很多字符的情况，不知道作者怎么搞的，或许用了特殊的编译参数，或许试书出版以后编译器做了很多的优化，唉，谁知道呢。
- 原文还给了一个栈空间的示意图(我怀疑试作者推测的，到今天可能不再适用了)
  - [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-a7eXpRVz-1624958900034)(./picture/arrOver3.png)]

3.3 确定破坏跳转地址值的位置(GOT破坏)

访问空间中静态分配的数组时，也会有类似的现象
原文中给的例子core的backtrace如下图所示：
- [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-A6V7lq9W-1624958900035)(./picture/arrOver_GOT.png)]
- 随后对地址0x080483ca 进行了反汇编
书中的反汇编：
- [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-uZ8RI9F1-1624958900036)(./picture/arrOver_GOT_disas.png)]
书中怀疑是从0x080483c5地址的call指令执行到返回0x080483ca之间发生了问题，所以调查了地址0x080482b0:
- [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-6cIaKQNQ-1624958900037)(./picture/arrOver_GOT_trace.png)]
经过一通分析，我们知道了哪里导致了段错误，现在的问题是哪里向地址0x080495a8写入了0x8呢，在探索这个问题前，你是否有疑问，为什么会跳转到这个地址的值表示的地址，如果你不是对这个疑问不屑一顾，说明你跟我一样还不太了解什么GOT section和PLT section, 详细解释可自行google或点这里, 我做下简要解释吧：
- GOT 保存了函数要调用的函数地址，运行一开始其表项为空，会在运行时实时更新表项，一个符号调用在第一次时会解析出绝对地址更新到GOT中，第二次直接找到GOT 表项所存储的函数地址直接调用了
  - GOT 全称 Global Offset Table, 即全局偏移表，位于.got.plt section,用于记录在ELF文件中所用到的共享库中符号的绝对地址
- PLT：全称 Procedure Linkage Table, 即过程链接表，位于.plt section,作用是将位置无关的符号转移到绝对地址，当一个外部符号调用时，PLT 去引用 GOT 中的其符号对应的绝对地址，然后转入并执行
- linux中ELF的详细参看文档 ELF_Format
不用我说你也应该也猜到了，地址0x080495a8位于GOT区域，很可能就是将0x8当作错误的地址写入了GOT区域，弄错地址的情况是多种多样的，很难一概而论，可以假设应当写入的地址就位于附近，像下面这样调查该地址附近的整体结构
- [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-bC6s0fWO-1624958900037)(./picture/arrOver_objdump.png)]
书的作者猜测0x8本来是要写入数据段的(已初始化的全局/静态存储区), 然后查看代码后一眼就找到了bug, 这在现实中当然不太可能，所以下一章介绍了另一种方法

按照原文的例子(本地测试代码)，我尝试着本地复现一下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <cstdlib>
int my_data[2] = {1,2};
int calc_index(void){return -7;/* 故意返回一个错误值 */}
int main(){
   int idx = calc_index();
   my_data[idx] = 0x0a;
   my_data[idx+1] = 0x08;
   printf("this is a message\n");
   return EXIT_SUCCESS;
}

core:

[New LWP 4318]
Core was generated by `./errArray'.
Program terminated with signal SIGSEGV, Segmentation fault.
(gdb) bt
#0  0x0000000a in ?? ()
#1  0x00010764 in main () at errArray.cpp:15
(gdb) p main
$2 = {int (void)} 0x10724 <main()>
(gdb) p calc_index
$3 = {int (void)} 0x10708 <calc_index()>
(gdb)

本地反汇编 0x00010764 附近代码：disas 0x00010764

-->后是我的注释,没有注释说明我看不懂

(gdb) disas 0x00010764
Dump of assembler code for function main():
   0x00010724 <+0>:     push    {r11, lr}
   0x00010728 <+4>:     add     r11, sp, #4
   0x0001072c <+8>:     sub     sp, sp, #8
   0x00010730 <+12>:    bl      0x10708 <calc_index()>
   0x00010734 <+16>:    str     r0, [r11, #-8]
   0x00010738 <+20>:    ldr     r2, [pc, #52]   ; 0x10774 <main()+80>
   0x0001073c <+24>:    ldr     r3, [r11, #-8]
   0x00010740 <+28>:    mov     r1, #10
   0x00010744 <+32>:    str     r1, [r2, r3, lsl #2]
   0x00010748 <+36>:    ldr     r3, [r11, #-8]
   0x0001074c <+40>:    add     r3, r3, #1
   0x00010750 <+44>:    ldr     r2, [pc, #28]   ; 0x10774 <main()+80>
   0x00010754 <+48>:    mov     r1, #8
   0x00010758 <+52>:    str     r1, [r2, r3, lsl #2]
   0x0001075c <+56>:    ldr     r0, [pc, #20]   ; 0x10778 <main()+84>
   0x00010760 <+60>:    bl      0x105e8 <puts@plt>
   0x00010764 <+64>:    mov     r3, #0
   0x00010768 <+68>:    mov     r0, r3
   0x0001076c <+72>:    sub     sp, r11, #4
   0x00010770 <+76>:    pop     {r11, pc}
   0x00010774 <+80>:    andeq   r1, r2, r8, lsr #32
   0x00010778 <+84>:    andeq   r0, r1, r12, ror #15
End of assembler dump.

发现和书中有点不太一样，由于本人离作者水平相差太远，不能一眼看出哪条汇编指令导致了段错误，所以决定单步执行看看

(gdb) b main
Note: breakpoint 1 also set at pc 0x10730.
Breakpoint 2 at 0x10730: file errArray.cpp, line 12.
(gdb) r
Starting program: /home/pi/debug/errArray

Breakpoint 1, main () at errArray.cpp:12
12          int idx = calc_index();
(gdb) display/i $pc
1: x/i $pc
=> 0x10730 <main()+12>: bl      0x10708 <calc_index()>
(gdb) disas $pc
Dump of assembler code for function main():
   0x00010724 <+0>:     push    {r11, lr}
   0x00010728 <+4>:     add     r11, sp, #4
   0x0001072c <+8>:     sub     sp, sp, #8
=> 0x00010730 <+12>:    bl      0x10708 <calc_index()>
   0x00010734 <+16>:    str     r0, [r11, #-8]
   0x00010738 <+20>:    ldr     r2, [pc, #52]   ; 0x10774 <main()+80>
   0x0001073c <+24>:    ldr     r3, [r11, #-8]
   0x00010740 <+28>:    mov     r1, #10
   0x00010744 <+32>:    str     r1, [r2, r3, lsl #2]
   0x00010748 <+36>:    ldr     r3, [r11, #-8]
   0x0001074c <+40>:    add     r3, r3, #1
   0x00010750 <+44>:    ldr     r2, [pc, #28]   ; 0x10774 <main()+80>
   0x00010754 <+48>:    mov     r1, #8
   0x00010758 <+52>:    str     r1, [r2, r3, lsl #2]
   0x0001075c <+56>:    ldr     r0, [pc, #20]   ; 0x10778 <main()+84>
   0x00010760 <+60>:    bl      0x105e8 <puts@plt>
   0x00010764 <+64>:    mov     r3, #0
   0x00010768 <+68>:    mov     r0, r3
   0x0001076c <+72>:    sub     sp, r11, #4
   0x00010770 <+76>:    pop     {r11, pc}
   0x00010774 <+80>:    andeq   r1, r2, r8, lsr #32
   0x00010778 <+84>:    andeq   r0, r1, r12, ror #15
End of assembler dump.
(gdb) ni
0x00010734      12          int idx = calc_index();
1: x/i $pc
=> 0x10734 <main()+16>: str     r0, [r11, #-8]
......-->省略n步
(gdb) ni
15          printf("this is a message\n");
1: x/i $pc
=> 0x1075c <main()+56>: ldr     r0, [pc, #20]   ; 0x10778 <main()+84>
(gdb) ni
0x00010760      15          printf("this is a message\n");
1: x/i $pc
=> 0x10760 <main()+60>: bl      0x105e8 <puts@plt>
(gdb) ni

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x0000000a in ?? ()
1: x/i $pc
=> 0xa: <error: Cannot access memory at address 0xa>
(gdb)

发现是在执行汇编指令0x10760 <main()+60>: bl 0x105e8 <puts@plt>时出错了，也就是调用打印指令时出错了，看下这个地址执行了哪些命令：

(gdb) disas 0x105e8
Dump of assembler code for function puts@plt:
   0x000105e8 <+0>:     add     r12, pc, #0, 12
   0x000105ec <+4>:     add     r12, r12, #16, 20       ; 0x10000
   0x000105f0 <+8>:     ldr     pc, [r12, #2588]!       ; 0xa1c
End of assembler dump.

打印 [r12, #2588]的值：

(gdb) x $r12
0x205f0:        0xe5bcfa1c
(gdb) x $r12+2588
0x2100c <puts@got.plt>: 0x0000000a

就是说在访问地址0x2100c时出错了，同理我们看下0x2100c是在二进制文件的哪个部分：

pi@raspberrypi:~/debug $ objdump  -s errArray
errArray：     文件格式 elf32-littlearm
...
Contents of section .dynamic:
 20f00 01000000 01000000 01000000 55000000  ............U...
 20f10 01000000 5f000000 01000000 84000000  ...._...........
 20f20 0c000000 c8050100 0d000000 e0070100  ................
 20f30 19000000 f80e0200 1b000000 04000000  ................
 20f40 1a000000 fc0e0200 1c000000 04000000  ................
 20f50 f5feff6f b4010100 05000000 e4030100  ...o............
 20f60 06000000 64020100 0a000000 4b010000  ....d.......K...
 20f70 0b000000 10000000 15000000 00000000  ................
 20f80 03000000 00100200 02000000 20000000  ............ ...
 20f90 14000000 11000000 17000000 a8050100  ................
 20fa0 11000000 a0050100 12000000 08000000  ................
 20fb0 13000000 08000000 feffff6f 60050100  ...........o`...
 20fc0 ffffff6f 02000000 f0ffff6f 30050100  ...o.......o0...
 20fd0 00000000 00000000 00000000 00000000  ................
 20fe0 00000000 00000000 00000000 00000000  ................
 20ff0 00000000 00000000 00000000 00000000  ................
Contents of section .got:
 21000 000f0200 00000000 00000000 d4050100  ................
 21010 d4050100 d4050100 d4050100 00000000  ................
Contents of section .data:
 21020 00000000 00000000 01000000 02000000  ................
Contents of section .comment:
 0000 4743433a 20285261 73706269 616e2038  GCC: (Raspbian 8
 0010 2e332e30 2d362b72 70693129 20382e33  .3.0-6+rpi1) 8.3
 0020 2e3000  
...

与原文一致，0x2100c也是在.got Contents，且位于数据段附近，因此我们得出了跟原文一样得猜测，数据段越界访问导致.got被意外修改，导致执行时跳转错误的地址而导致段错误

4. 利用监视点检测非法内存访问

对于上一节介绍的情况，如果调试对象程序就在手头，且能立即复现bug,就能利用监测点高效确定bug所在

上一小节中，我们已经知道了导致错误的根本原因是向地址0x2100c写入了0xa，所以我们可以直接监测地址0x2100c，看看什么时候，哪条指令改变了该值

Breakpoint 1, main () at errArray.cpp:12
12          int idx = calc_index();    --->我打的断点
1: x/i $pc
=> 0x10730 <main()+12>: bl      0x10708 <calc_index()>
(gdb) c
Continuing.

Hardware watchpoint 4: *0x2100c

Old value = 67028                      --->原来的值是 67028
New value = 10                         --->现在的值是 10，找到错误的写入了
main () at errArray.cpp:14
14          my_data[idx+1] = 0x08;     --->监视点是在访问数据后发生的，所以指向的是源码中的下一行
1: x/i $pc
=> 0x10748 <main()+36>: ldr     r3, [r11, #-8]
(gdb) c                                -->为了验证，我继续执行，如预期发生了段错误
Continuing.
Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.

原因似乎已经知道是源码中13行引入的，看下代码：

(gdb) list *0x10748
0x10748 is in main() (errArray.cpp:14).
9       }
10      int main()
11      {
12          int idx = calc_index();
13          my_data[idx] = 0x0a;
14          my_data[idx+1] = 0x08;
15          printf("this is a message\n");
16          return EXIT_SUCCESS;
17      }
18
(gdb)

但是作者觉得进一步分析似乎应该阅读汇编代码

(gdb) disas 0x10748
Dump of assembler code for function main():
   0x00010724 <+0>:     push    {r11, lr}
   0x00010728 <+4>:     add     r11, sp, #4
   0x0001072c <+8>:     sub     sp, sp, #8
   0x00010730 <+12>:    bl      0x10708 <calc_index()>
   0x00010734 <+16>:    str     r0, [r11, #-8]
   0x00010738 <+20>:    ldr     r2, [pc, #52]   ; 0x10774 <main()+80>
   0x0001073c <+24>:    ldr     r3, [r11, #-8]
   0x00010740 <+28>:    mov     r1, #10               -->r1寄存器赋值0xa
   0x00010744 <+32>:    str     r1, [r2, r3, lsl #2]  -->r1的值写入后面的地址
   0x00010748 <+36>:    ldr     r3, [r11, #-8]
   ...... -->已知引发bug的位置这这条语句上面，所以后面的代码我就省略了.
End of assembler dump.
(gdb) b *0x10748
Breakpoint 2 at 0x10748: file errArray.cpp, line 14.
(gdb) r
The program being debugged has been started already.
Start it from the beginning? (y or n) y
Starting program: /home/pi/debug/errArray

Hardware watchpoint 1: *0x2100c

Old value = 67028
New value = 10

Breakpoint 2, main () at errArray.cpp:14
14          my_data[idx+1] = 0x08;
1: x/i $pc
=> 0x10748 <main()+36>: ldr     r3, [r11, #-8]

到这里为止，我们已经从汇编代码确定了bug引入的地址

   0x00010744 <+32>:    str     r1, [r2, r3, lsl #2]  -->r1的值写入后面的地址 r2+r3=0x21028-7*4 = `0x2100c`
   ...
(gdb) p/x $r2
$6 = 0x21028
(gdb) p/d $r3
$4 = -7
(gdb) p/x $r1
$7 = 0xa

5. malloc()、free()发生故障

特别是C语言应用程序的 bug 中，最常见的就是内存相关库函数的错误引发的bug,如内存的双重释放、访问空间之外的内存等

1.双重释放

code

#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
void memBugTest()
{
   char *p = (char*)malloc(1000);
   assert(p);
   free(p);
   free(p);
}
int main()
{
   memBugTest();
   return 0;
}

运行

pi@raspberrypi:~/debug $ ./membug
double free or corruption (top)
已放弃 (核心已转储)

运行时使用环境变量 MALLOC_CHECK_ 检查(跟书中结果有点不一样)

pi@raspberrypi:~/debug $ env MALLOC_CHECK_=1 ./membug
free(): invalid pointer
已放弃 (核心已转储)

core文件

pi@raspberrypi:~/debug $ gdb membug core.1610279046-membug-12466
GNU gdb (Raspbian 8.2.1-2) 8.2.1
......()
[New LWP 12466]
Core was generated by `./membug'.
Program terminated with signal SIGABRT, Aborted.
#0  __GI_raise (sig=sig@entry=6) at ../sysdeps/unix/sysv/linux/raise.c:50
50      ../sysdeps/unix/sysv/linux/raise.c: 没有那个文件或目录.
(gdb) bt
#0  __GI_raise (sig=sig@entry=6) at ../sysdeps/unix/sysv/linux/raise.c:50
#1  0xb6c63230 in __GI_abort () at abort.c:79
#2  0xb6cb351c in __libc_message (action=action@entry=do_abort, fmt=<optimized out>) at ../sysdeps/posix/libc_fatal.c:181
#3  0xb6cba044 in malloc_printerr (str=<optimized out>) at malloc.c:5341
#4  0xb6cbe7f4 in free_check (mem=0x15f3f10, caller=<optimized out>) at hooks.c:254
#5  0x00010750 in memBugTest () at membug.cpp:11
#6  0x00010774 in main () at membug.cpp:15

上文例举的代码很容易看出问题，直接导致SIGSEGV的情况是运气很好的情况，实际应用中可能出现内存受到破坏但程序而继续运行，产生错误的结果，这是最危险的。
内存双重释放导致的bug与内存泄漏并列，是很难发现正真原因的bug之一

6. 应用程序停止响应(死锁篇)

死锁在实际工作过程中大家肯定碰到过，相信大家应该也有自己的一套调试方法，这里介绍《debug hack》提到的一种
示例代码

#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int cnt = 0;
void cnt_reset(void)
{
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    cnt = 0;
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
void *thr(void *arg)
{
    while (1)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        if (cnt > 2)
        {
            cnt_reset();
        }
        else
        {
            cnt++;
        }
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        printf("%d\n", cnt);
        sleep(1);
    }
}
int main()
{
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, NULL, thr, NULL);
    pthread_join(tid, NULL);
    return EXIT_SUCCESS;
}

运行效果：

pi@raspberrypi:~/debug $ make
g++   .//astall.o -o astall  -Wall -Werror -g -rdynamic -pthread -Wall -Werror -g -rdynamic -pthread -lm         -I ./lib/include
pi@raspberrypi:~/debug $ ./astall
1
2
3
<程序已知停在这>

查看程序状态, ps ax -L |grep astall
- ps 的 a选项：解除bsd风格的“只有你自己”限制，当使用某些bsd风格(不带“-”)选项或ps人格设置类似bsd时，这将强加于所有进程的集合上。以这种方式选择的流程集是其他方式选择的流程集的补充。另一种描述是，这个选项导致ps用终端(tty)列出所有进程，或者与x选项一起使用时列出所有进程。
- ps 的 x选项：取消bsd风格的“必须有一个tty”限制，当使用某些bsd风格(不带“-”)选项时，或者当ps的个性设置类似bsd时，所有进程集合都将受到这种限制。以这种方式选择的流程集是其他方式选择的流程集的补充。另一种描述是，该选项导致ps列出您拥有的所有进程(与ps相同的EUID)，或者在与a选项一起使用时列出所有进程。
- ps 的 -L选项：显示线程，可能带有LWP和NLWP列。
- STAT: 该行程的状态:
  - D: 无法中断的休眠状态 (通常 IO 的进程)
  - R: 正在执行中
  - S: 静止、睡眠状态
  - T: 暂停执行
  - l：是多线程的(使用CLONE_THREAD，像NPTL pthreads那样)
  - +：表示前台进程组
  - …(其他请查看man手册)

pi@raspberrypi:~/debug $ ps ax -L |grep astall
15461 15461 pts/1    Sl+    0:00 ./astall
15461 15462 pts/1    Sl+    0:00 ./astall
15488 15488 pts/2    S+     0:00 grep --color=auto astall

GDB 调试
- 调试在运行的进程(显示的是最初启动的线程的bt)：gdb -p 'pidof astall'

pi@raspberrypi:~/debug $ gdb -p `pidof astall`
......(省略了GDB的版本信息)
Attaching to process 15461
[New LWP 15462]
#0  0xb6d64a3c in __GI___pthread_timedjoin_ex (threadid=3066094672, thread_return=0x0, abstime=<optimized out>,
    block=<optimized out>) at pthread_join_common.c:89
#1  0x00010978 in main () at astall.cpp:37

查看线程信息：info thread

(gdb) info thread
Id   Target Id                              Frame
* 1    Thread 0xb6fd5010 (LWP 15461) "astall" 0xb6d64a3c in __GI___pthread_timedjoin_ex (threadid=3066094672,
   thread_return=0x0, abstime=<optimized out>, block=<optimized out>) at pthread_join_common.c:89
2    Thread 0xb6c0e450 (LWP 15462) "astall" __lll_lock_wait (futex=futex@entry=0x21040 <mutex>, private=0)
   at lowlevellock.c:46
(gdb)

由于只有两个线程，主线程号是15461,且出于__GI___pthread_timedjoin_ex,即主函数，我们切换到线程2：thread 2

(gdb) thread 2
[Switching to thread 2 (Thread 0xb6c0e450 (LWP 15462))]
#0  __lll_lock_wait (futex=futex@entry=0x21040 <mutex>, private=0) at lowlevellock.c:46
46      lowlevellock.c: 没有那个文件或目录.
(gdb) bt
#0  __lll_lock_wait (futex=futex@entry=0x21040 <mutex>, private=0) at lowlevellock.c:46
#1  0xb6d65f44 in __GI___pthread_mutex_lock (mutex=0x21040 <mutex>) at pthread_mutex_lock.c:80
#2  0x000108ac in cnt_reset () at astall.cpp:11
#3  0x000108fc in thr (arg=0x0) at astall.cpp:22
#4  0xb6d63494 in start_thread (arg=0xb6c0e450) at pthread_create.c:486
#5  0xb6ce6578 in ?? () at ../sysdeps/unix/sysv/linux/arm/clone.S:73 from /lib/arm-linux-gnueabihf/libc.so.6
Backtrace stopped: previous frame identical to this frame (corrupt stack?)
(gdb)

其实到这里可以很容易的看出是卡在程序的第11行，但是实际编程中往往比这复杂得多，因此作者还给了其他一个方法，使用GDB命令文件，记录死锁发生之前得操作，该命令会在调用pthread_mutex_lock、pthread_mutex_unlock 时显示backtrace，并将内容记录到debug.log中：

set pagination off
set logging file debug.log
set logging overwrite
set logging on
set $addr1 = pthread_mutex_lock
set $addr2 = pthread_mutex_unlock
b *$addr1
b *$addr2
start
while 1
    c
    bt
    if $pc != $addr1 && $pc != $addr2
        quit
    end
end

运行(gdb astall -x debug.cmd)：
查看文件内容：

pi@raspberrypi:~/debug $ cat debug.log |grep -A1 "^#0.*pthread_mutex_"|sed s/from\ .*$// |sed s/.*\ in\ //
pthread_mutex_lock@plt ()
thr (arg=0x0) at astall.cpp:19
--
pthread_mutex_unlock@plt ()
thr (arg=0x0) at astall.cpp:28
--
pthread_mutex_lock@plt ()
thr (arg=0x0) at astall.cpp:19
--
pthread_mutex_unlock@plt ()
thr (arg=0x0) at astall.cpp:28
--
pthread_mutex_lock@plt ()
thr (arg=0x0) at astall.cpp:19
--
pthread_mutex_unlock@plt ()
thr (arg=0x0) at astall.cpp:28
--
pthread_mutex_lock@plt ()
thr (arg=0x0) at astall.cpp:19
--
pthread_mutex_lock@plt ()
cnt_reset () at astall.cpp:11

由过滤后的文件很容易看出时在19行加锁后又在第11行加锁导致

6.1 使用多个`mutex`时的调试方法

上问中调试单个mutex时，在加锁和解锁时显示backtrace, 多个mutex的环境并不适用, 参考书中HACK#10 函数调用时的参数传递方法(x86_64)和HACK#11 函数调用时的参数传递方法(i386篇),可在bt命令前后加上(实测会出错，期待大佬解答问什么)

printf "## addr: %08x\n", *(int*)($esp+4)

或者之家尝试i r

(gdb) p &mutex
$5 = (pthread_mutex_t *) 0x21040 <mutex>
(gdb) i r
r0             0x21040             135232
r1             0xb6c33450          3066246224
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sp             0xb6c32e48          0xb6c32e48
lr             0x108e8             67816
pc             0x10740             0x10740 <pthread_mutex_lock@plt>
cpsr           0x60000010          1610612752
fpscr          0x0                 0

6. 应用程序停止响应(死循环篇)

考虑到工作量与头发数量，不再编译书中提到的tcpdump源码，总结下大概的排查方法:
- 1.确定大概范围，在适当地方设置断点
- 2.使用top、vmstat命令确认CPU使用情况

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Never too late

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