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GDB常用的调试方法

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什么是GDB

GDB是GNU开源组织发布的一个强大的UNIX下的C/C++程序调试工具。虽然GDB自身并没有Windows上大多数IDE的调试工具的高可视化和图形化功能,但命令行式调试也具有其很大的优点,如果希望在GDB上提升可视化功能,可以使用vim的gdb插件对gdb进行加强。

顺便提一下调试程序的几大功能:

自定义方式启动程序;

可以设置断点,使程序在指定的断点处停住;

当程序停住时,可以查看程序的运行时数据;

可以修改程序的运行时数据;



GDB与编译器的-g和-ggdb参数

cc/gcc/g++使用-g参数可以在编译时利用操作系统的“原生格式(native format)”生成调试信息。这些信息GDB可以直接利用,当然其它的调试工具也能够直接利用。

-g参数是分级别的:

a) -g2

使用-g的默认的级别,此时产生的调试信息包括扩展的符号表、行号、局部或外部变量信息。如果不使用,则只有内存地址信息,没有响应的标识信息;

b)-g3

包含级别-g2中的所有调试信息,以及源代码中定义的宏;

c)-g1

级别1(-g1)不包含局部变量和与行号有关的调试信息,因此只能够用于回溯跟踪和堆栈转储之用。回溯跟踪指的是监视程序在运行过程中的函数调用历史,堆栈转储则是一种以原始的十六进制格式保存程序执行环境的方法,两者都是经常用到的调试手段。

-ggdb参数能够为GDB生成更为丰富的调试信息,与-g相同,也有3个级别,如果希望调试宏,则可以使用-ggdb3。但与-g不同的是,-ggdb生成的信息只能被GDB使用,而不能被其它调试工具使用。



使用GDB启动调试

使用GDB启动调试的方法有一下几种(只是关联上调试目标程序,并没有开始运行目标程序):

gdb <program>

<program>也就是你的执行文件,要在PATH环境变量下能搜索到,一般在当前目录下;

gdb <program> core_file

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。启动后,gdb将加载core文件保存的堆栈信息,使用bt命令可以查看堆栈信息,后面也将对此进行详细说明;

gdb <program> <PID>

用gdb调试正在运行的进程,<PID>是正在运行的进程ID。gdb能自动attach到这个进程上,其中<program>要在PATH环境变量下能够搜索到。也可以使用gdb attach <PID>;



查看源代码

使用list命令,也可以使用缩写l。

list [linenum]

查看指定行[linenum]附近的代码。        



设置断点(Breakpoint)

GDB提供break命令来设置断点,有以下几种设置断点的方法:

break <function>

在进入指定函数时停住。C++中也可以使用class::function,或者类似function(type,type)的方式来指定函数;



break <filename>:<function>

在进入指定源文件的函数时停住。



break <linenum>

在运行到指定行时停住。



break <filename>:<linenum>

在运行到指定源文件的指定行时停住。



break <offset>

在当前行号的前后指定offset处停住,例如当前行为10,运行break +100表示在110处设置断点,运行break -10则表示在90处设置断点;



break *<address>

在程序运行到内存地址<address>处停住。



break

break后什么都没有,表示在下一条指令处停住。



break [where] if <condition>

在条件成立时停住。[where]可以是上述任何break的参数,也可以不设置,不设置则表示条件成立的下一条指令处停住。例如,break if i=100,表示当i等于100时停住程序。



commands <breakpoint num>

>[command_list]

>end

为断点设置自动执行命令。例如:

(gdb) commands 2

>print n

>end

表示在第2个断点时,执行print n操作。



查看断点(Breakpoint)

info breakpoints [n]

info break [n]

info b [n]

以上[n]表示第n个断点,如果没有,则显示所有断点。



删除/修改断点(Breakpoint)

GDB提供四个命令来维护断点:delete、clear、disable、enable。

delete

删除指定断点。

delete [breakpoint num]

delete [breakpoint num range]

[breakpoint num]为断点号,[breakpoint num range]为断点号范围。如果不指定断点号,则为删除所有断点



clear

清除断点

clear         清除当前位置断点

clear <filename>:<function>

clear <function>                                        清除指定函数位置上的断点

clear <filename>:<linenum>

clear <linenum>                                        清除指定行位置上的断点



disable

禁用断点,不删除。



enable

将禁用的断点启动。



        对于条件断点,可以使用condition <breakpoint num> <condition> 修改断点条件。

        可以使用ignore <breakpoint num> <count> 来忽略指定断点<count>次



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。



运行调试程序

set args [params]

设置程序运行参数,例如set args param1 param2



run/r

运行调试程序。               



单步调试

step/s [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,加则表示执行后面的count条指令,然后再停住。



next/n [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,加则表示执行后面的count条指令,然后再停住。



finish [count]

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/u [count]

当你厌倦了在一个循环体内单步跟踪时,在循环指令上使用这个命令可以运行程序直到退出循环体。



continue/c [ignore-count]

当程序被停住了,你可以用continue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。



查看运行时数据

print

打印变量,可以使用缩写p。

p <expr>

基本用法,打印变量或者表达式,如p i、p i+j。



p/<format> <expr>

使用指定格式打印。支持的格式包括:

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。



p *<array>@<len>

指定长度打印数组。

如有int* array = new int[100];

则可以使用 p *array@10,查看数组前10个元素的数值。



examine

查看指定内存地址中的数据,可以使用缩写x,可以在gdb中使用help x查看帮助。

使用方式为:

x/<format> <addr>

支持的格式除了print中的格式外,还包括:

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。

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。



display

用于自动显示, 当程序停住时,或是在你单步跟踪时,这些变量会自动显示。使用方式为:

display <expr>

display/<format> <expr>

display/<format> <addr>

支持的格式i和s,可以help display查看。



修改运行时数据

修改运行时变量

set <var>=<value>

set var <var>=<value>

如果变量名与gdb的环境变量名冲突时,则需要加var前缀来说明这是要设置一个变量。



强制函数返回

return

return <expression>

如果函数需要返回值,则指定<expression>



强制调用函数

call <expression>



调试多线程

多线程调试常用的命令如下:

info thread

查看线程信息。



thread <ID>

切换到指定ID的线程。



break <where> thread all

对所有经过的线程都设置断点。



set scheduler-locking off|on|step

在使用step或者continue命令调试当前被调试线程的时候,其他线程也是同时执行的,怎么只让被调试程序执行呢?通过这个命令就可以实现这个需求。

off                 不锁定任何线程,也就是所有线程都执行,这是默认值。

on                 只有当前被调试程序会执行。

step         在单步的时候,除了next过一个函数的情况(熟悉情况的人可能知道,这其实是一个设置断点然后continue的行为)以外,只有当前线程会执行。

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