GDB详解

来源:http://www.guanqinbiaoye.com 作者:计算机运维 人气:126 发布时间:2020-03-16
摘要: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

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。

1 简介

一个调试示例

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

int func(int n) {
    int sum = 0;
    int i = 0;

    for(i = 0; i < n; i++)
        sum += i;

    return sum;
}

int main() {
    int i;
    long result = 0;

    for(i = 0; i <= 100; i++)
        result += i;

    printf("result[1-100] = %ldn", result);

    printf("result[1-250] = %ldn", func(250));

    return 0;
}

编译生成执行文件(Linux下):

root@iZ2813hasr2Z:~/test/csdnBBS/gdb# gcc test1.c -g -o test1

使用GDB调试:

root@iZ2813hasr2Z:~/test/csdnBBS/gdb# gdb test1
GNU gdb (Ubuntu 7.7.1-0ubuntu5~14.04.2) 7.7.1
Copyright (C) 2014 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.  Type "show copying"
and "show warranty" for details.
This GDB was configured as "x86_64-linux-gnu".
Type "show configuration" for configuration details.
For bug reporting instructions, please see:
<http://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>.
Find the GDB manual and other documentation resources online at:
<http://www.gnu.org/software/gdb/documentation/>.
For help, type "help".
Type "apropos word" to search for commands related to "word"...
Reading symbols from test1...done.
(gdb) l
15   
16        for(i = 0; i < n; i++)
17            sum += i;
18   
19        return sum;
20    }
21   
22    int main() {
23        int i;
24        long result = 0;
(gdb)
25   
26        for(i = 0; i <= 100; i++)
27            result += i;
28   
29        printf("result[1-100] = %ldn", result);
30   
31        printf("result[1-250] = %ldn", func(250));
32   
33        return 0;
34    }
(gdb) break 23
Breakpoint 1 at 0x40057a: file test1.c, line 23.
(gdb) break func
Breakpoint 2 at 0x400544: file test1.c, line 13.
(gdb) info break
Num     Type           Disp Enb Address            What
1       breakpoint     keep y   0x000000000040057a in main at test1.c:23
2       breakpoint     keep y   0x0000000000400544 in func at test1.c:13
(gdb) r
Starting program: /root/test/csdnBBS/gdb/test1

Breakpoint 1, main () at test1.c:24
24        long result = 0;
(gdb) n
26        for(i = 0; i <= 100; i++)
(gdb)
27            result += i;
(gdb)
26        for(i = 0; i <= 100; i++)
(gdb)
27            result += i;
(gdb) c
Continuing.
result[1-100] = 5050

Breakpoint 2, func (n=250) at test1.c:13
13        int sum = 0;
(gdb) n
14        int i = 0;
(gdb)
16        for(i = 0; i < n; i++)
(gdb)
17            sum += i;
(gdb)
16        for(i = 0; i < n; i++)
(gdb)
17            sum += i;
(gdb)
16        for(i = 0; i < n; i++)
(gdb) p sum
$1 = 1
(gdb)
$2 = 1
(gdb) p i
$3 = 1
(gdb) n
17            sum += i;
(gdb)
16        for(i = 0; i < n; i++)
(gdb)
17            sum += i;
(gdb)
16        for(i = 0; i < n; i++)
(gdb)
17            sum += i;
(gdb) p sum
$4 = 6
(gdb) p i
$5 = 4
(gdb) bt
#0  func (n=250) at test1.c:17
#1  0x00000000004005be in main () at test1.c:31
(gdb) finish
Run till exit from #0  func (n=250) at test1.c:17
0x00000000004005be in main () at test1.c:31
31        printf("result[1-250] = %ldn", func(250));
Value returned is $6 = 31125
(gdb) c
Continuing.
result[1-250] = 31125
[Inferior 1 (process 8494) exited normally]
(gdb) q

2 生成调试信息

使用GDB

一般来说,GDB主要调试的是C/C++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来调试它。

启动GDB的方法有以下几种:

  1. gdb <program>
    program也就是你的执行文件,一般在当前目录下。
  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,并调试它。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,并把它用在可执行文件中。

-core <file>
-c <file>

调试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。

3 启动GDB 的方法

GDB命令概述

启动gdb后,你就被带入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:

zjl@zjl-virtual-machine:~/projects/GdbStudy$ gdb
GNU gdb (Ubuntu/Linaro 7.4-2012.04-0ubuntu2.1) 7.4-2012.04
Copyright (C) 2012 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.  Type "show copying"
and "show warranty" for details.
This GDB was configured as "x86_64-linux-gnu".
For bug reporting instructions, please see:
<http://bugs.launchpad.net/gdb-linaro/>.
(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 all" for the list of all commands.
Type "help" followed by command name for full documentation.
Type "apropos word" to search for commands related to "word".
Command name abbreviations are allowed if unambiguous.

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 命令,如:help breakpoints,查看设置断点的所有命令。也可以直接help 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地命令,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会把其列出来。

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会把所有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,有可能函数名一样(重载函数),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,只需使用quit或命令简称q就行了。

4 程序运行上下文

在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:

(gdb) shell <command string>

调用UNIX的shell来执行,环境变量SHELL中定义的UNIX的shell将会被用来执行,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:

(gdb) 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 ”。

    4.1 程序运行参数

在GDB中运行程序

当以gdb 方式启动gdb后,gdb会在PATH路径和当前目录中搜索的源文件。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。

  • 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。

  • 运行环境

path <dir> 可设定程序的运行路径(如:path ./demo/app)。

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。

  • 工作目录

cd <dir> 相当于shell的cd命令(如:cd ./demo 等价于 shell cd ./demo)。

pwd 显示当前的所在目录。

  • 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

    4.2 工作目录

调试已运行的程序

两种方法:

在Linux下用ps查看正在运行的程序的PID(进程ID),然后用gdb PID格式挂接正在运行的程序;

gdb a.out 12963

先用gdb 关联源代码,并进行gdb,在gdb中用attach命令来挂接进程PID,并用detach来取消挂接的进程。

例如:我们去调试运行如下代码的程序。

#include <iostream>
#include <unistd.h>
using namespace std;

int main() {
    long long i = 0;
    while(1) {
        //sleep(1);
        i++;
        //cout << "i value = " << i << endl;
    }
    return 0;
}

编译过程:

g++ -g attach_to_running_process_test.cpp

GDB调试过程:

(gdb) attach 12698
Attaching to program: /root/share/gdbTest/a.out, process 12698
/root/share/gdbTest/a.out has changed; re-reading symbols.
Reading symbols from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6...(no debugging symbols found)...done.
Loaded symbols for /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6
Reading symbols from /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6...Reading symbols from /usr/lib/debug//lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.19.so...done.
done.
Loaded symbols for /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6
Reading symbols from /lib/x86_64-linux-gnu/libm.so.6...Reading symbols from /usr/lib/debug//lib/x86_64-linux-gnu/libm-2.19.so...done.
done.
Loaded symbols for /lib/x86_64-linux-gnu/libm.so.6
Reading symbols from /lib64/ld-linux-x86-64.so.2...Reading symbols from /usr/lib/debug//lib/x86_64-linux-gnu/ld-2.19.so...done.
done.
Loaded symbols for /lib64/ld-linux-x86-64.so.2
Reading symbols from /lib/x86_64-linux-gnu/libgcc_s.so.1...(no debugging symbols found)...done.
Loaded symbols for /lib/x86_64-linux-gnu/libgcc_s.so.1
main () at attach_to_running_process_test.cpp:19
19        return 0;
(gdb) p i
$1 = 7065833447
(gdb) p i
$2 = 7065833447
(gdb)
$3 = 7065833447
(gdb) c
Continuing.
^C
Program received signal SIGINT, Interrupt.
main () at attach_to_running_process_test.cpp:19
19        return 0;
(gdb) p i
$4 = 7439387814
(gdb) detach
Detaching from program: /root/share/gdbTest/a.out, process 12698
(gdb) q

    4.3 程序的输入输出

停住/恢复程序运行

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

当进程被gdb停住时,你可以使用info program来查看程序是否在运行、进程号、被停住的原因等等。

在gdb中,有以下几种停住方式:

断点(breakpoint)
观察点(watchpoint)
捕捉点(catchpoint)
信号(signal)
线程停止(thread stops)

如果恢复程序运行,可以使用c或continue命令。

5 设置断点

设置断点(breakpoint)

我们使用break命令来设置断点。

有这样几种设置断点的方法:

(1)break <function>

在进入指定函数时停住。

C++中可以使用class::functionfunction(type, type)格式来指定函数名(不同类的成员函数可能声明相同,函数可能重载,因此对于重载函数必须指定参数类型)。

(2)break <linenum>

在指定行号停住。

(3)break +offset / break -offset

在当前行号的前面或后面的offset行停住。offset为自然数。

(4)break filename:linenum

在源文件filename的linenum行处停住。

(5)break filename:function

在源文件filename的function函数的入口处停住。

(6)break *address

在程序运行的内存地址处停住。

(7)break

break命令没有参数时,表示在下一条指令处停住。

(8)break ... if <condtion>

…可以是上述的参数,condition表示条件,在条件成立时停住。比如在循环体中,可以设置break if i=100,表示当i为100时停止程序。

==>> 查看断点时,可以使用info命令,如下所示:(n表示断点号)

info breakpoints [n]
info break [n]

    5.1 简单断点

设置观察点(watchpoint)

观察点一般用来观察某个表达式(变量也是一种表达式)的值是否发生变化。如果有变化,就立即停止程序。

我们可以使用下面几种方法设置观察点:

(1)watch <expr>

为表达式(变量)expr设置一个观察点。一旦表达式值有变化时,就立即停住程序。

(2)rwatch <expr>

当表达式(变量)被读时,停住程序。

(3)awatch <expr>

当表达式(变量)的值被读或被写时,停住程序。

(4)info watchpoints

列出了当前所设置的所有观察点。

示例test1.c的调试过程:

zjl@zjl-virtual-machine:~/projects/GdbStudy$ gdb test1
GNU gdb (Ubuntu/Linaro 7.4-2012.04-0ubuntu2.1) 7.4-2012.04
Copyright (C) 2012 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.  Type "show copying"
and "show warranty" for details.
This GDB was configured as "x86_64-linux-gnu".
For bug reporting instructions, please see:
<http://bugs.launchpad.net/gdb-linaro/>...
Reading symbols from /home/zjl/projects/GdbStudy/test1...done.
(gdb) l
10            sum += i;
11        }
12   
13        return sum;
14    }
15   
16    int main()
17    {
18        int i;
19        long result = 0;
(gdb) break 20
Breakpoint 1 at 0x400532: file test1.c, line 20.
(gdb) r
Starting program: /home/zjl/projects/GdbStudy/test1
warning: no loadable sections found in added symbol-file system-supplied DSO at 0x7ffff7ffa000
Breakpoint 1, main () at test1.c:21
21        for (i=1; i<=100; i++)
(gdb) watch i
Hardware watchpoint 2: i
(gdb) c
Continuing.
Hardware watchpoint 2: i
Old value = 0
New value = 2
0x0000000000400548 in main () at test1.c:21
21        for (i=1; i<=100; i++)
(gdb) c
Continuing.
Hardware watchpoint 2: i
Old value = 2
New value = 3
0x0000000000400548 in main () at test1.c:21
21        for (i=1; i<=100; i++)

可见,使用watch的步骤如下:

  • 使用break在观察的变量所在处设置断点;
  • 使用run执行程序,直到断点处;
  • 使用watch设置观察点;
  • 使用continue观察设置的观察点是否发生变化。

疑问: 直接设置观察点为什么不行?

==>> 测试对于指针设置观察点,观察值为指针的值,还是指针所在空间。

例如:

root@iZ2813hasr2Z:~/share/gdbTest# gdb a.out
GNU gdb (Ubuntu 7.7.1-0ubuntu5~14.04.2) 7.7.1
Copyright (C) 2014 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.  Type "show copying"
and "show warranty" for details.
This GDB was configured as "x86_64-linux-gnu".
Type "show configuration" for configuration details.
For bug reporting instructions, please see:
<http://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>.
Find the GDB manual and other documentation resources online at:
<http://www.gnu.org/software/gdb/documentation/>.
For help, type "help".
Type "apropos word" to search for commands related to "word"...
Reading symbols from a.out...done.
(gdb) l 33
28       
29        int i;
30        long result = 0;
31       
32        for (i=1; i<=100; i++) {
33            result += i;
34        }
35   
36        printf ("result [1-100] = %ld n", result);
37        printf ("result [1-250] = %d n", func(250));
(gdb) b 33
Breakpoint 1 at 0x400764: file general.cpp, line 33.
(gdb) watch result
No symbol "result" in current context.
(gdb) watch i
No symbol "i" in current context.
(gdb) r
Starting program: /root/share/gdbTest/a.out

Breakpoint 1, main () at general.cpp:33
33            result += i;
(gdb) watch result
Hardware watchpoint 2: result

No symbol “result” in current context.

也就是说,如果程序没有run,系统就不会对其进行内存分配,因此,result在系统中也没有对应的内存地址,这样,直接进行watch操作会导致认为系统中没有result这个符号。

    5.2 多文件设置断点

设置捕捉点(catchpoint)

可以设置捕捉点来捕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:

(1)catch <event>

当event发生时,停住程序。

event可以是下面的内容:

  • throw 一个 C++ 抛出的异常(throw为关键字)
  • catch 一个 C++ 捕捉的异常(catch为关键字)
  • 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)
  • 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)
  • 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)
  • load 或 load 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)
  • unload 或 unload 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)

(2)tcatch <event>

只设置依次捕捉点,当程序停住以后,该捕捉点被自动删除。

    5.3 查询所有断点

维护停止点

前面说了如何设置程序的停止点,gdb中的停止点也是上述的三类。

在gdb中,如果你觉得已定义好的停止点没有用了,可以使用delete、clear、disable、enable命令来进行维护。

(1)clear

清除所有的已定义的停止点。

用法:

clear <function>
clear <filename:function>

清除所有设置在函数function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。

(2)delete

删除指定的停止点。

用法:

delete [breakpoints] [range...]

删除指定的断点,breakpoint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。其简写命令为d。

(3)disable/enable

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(删除与还原的过程)。

用法:

disable [breakpoints] [range...]

disable所指定的停止点,breakpoint为停止点号。如果什么都不指定,表示disable所有的停止点。简写命令为dis。

enable [breakpoints] [range...]

enable所指定的停止点,breakpoint为停止点号。

enable [breakpoints] once [range...]

enable所指定的停止点一次,当程序停住后,该停止点立即被gdb自动disable。

enable [breakpoints] delete [range...]

enable所指定的停止点一次,当程序停住后,该停止点立即被gdb删除。

6 观察点

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 <bum> <count>

表示忽略断点号为bnum的停止条件count次。

7 条件断点

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,如果程序被停住后,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,并直接再打个end就行了。

break foo if x>0
commands
end

8 维护停止点

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 不能告诉gdb要停在哪个函数的入口。当然,你可以使用break

(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,你选一下列表编号即可。0表示放弃设置断点,1表示所有函数都设置断点。

9 为停止点设定运行命令

恢复程序运行和单步调试

当程序被停住,可以使用continue命令恢复程序的运行直至程序结束,或者下一个断点到来。同时,也可以使用step或next命令来实现程序单步跟踪。

(1)continue/c/fg

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。

(2)step/s

step <count>

单步跟踪,如果有函数调用,step会进入该调用函数。进入函数的前提是,此函被编译有debug信息。此命令类似VC等工具中的step in。后面可以加count也可以不加,不加表示逐条执行,加count表示执行后面的count条指令,然后再停住。

(3)next/n

next <count>

同样单步跟踪,如果有函数调用,next不会进入该调用函数。很像VC等工具中的step over。后面可以加count也可以不加,不加表示逐条执行,加表示执行后面的count条指令,然后再停住。

(4)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。

(5)until/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。

(6)stepi/si、nexti/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)。

(7)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。

10 调试代码

信号(signal)

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

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

信息显示命令:

info signals
info handle

查看有哪些信号正在被gdb检测中。

11 查看运行时数据

线程

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 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。

12 程序变量

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、函数的参数、函数内的局部变量都会被压入“栈”(stack)中。你可以使用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的gdb命令:

(1)backtrace/bt

打印当前的函数调用栈的所有信息。如:

(gdb) backtrace
#0  Student::setStudentInfo (this=0x602010, score=98.5) at test2.cpp:30
#1  0x00000000004007e3 in main () at test2.cpp:48

从上可以看出函数的调用栈信息:main()—>>>Student::setStudentInfo(double)

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表示一个负整数,表示只打印栈底下n层的栈信息。

(gdb) bt 1
#0  Student::setStudentInfo (this=0x602010, score=98.5) at test2.cpp:30
(More stack frames follow...)
(gdb) bt -1
#1  0x00000000004007e3 in main () at test2.cpp:48

如果你要查看某一层的信息,你需要切换当前的栈,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,首先要做的就是切换当前栈。

(2)frame/f/up/down

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,可以不加n,表示向上移动1层

down <n>

表示向栈的下面移动n层,可以不加n,表示向下移动1层

==>> 上面的命令,都会打印出移动到的栈层的信息。

如果不打印信息,可以使用下面三个命令:

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,你可以使用下面的gdb命令:

frame / f

该命令会打印出这些栈信息:栈的层编号,当前的函数名,函数的参数值,函数所在文件及行号,函数执行到的语句。

info frame
info f

该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存地址。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) f
 #1  0x00000000004007e3 in main () at test2.cpp:48
 48        st->setStudentInfo(s);
(gdb) info f
Stack level 1, frame at 0x7fffffffe5a0:
rip = 0x4007e3 in main (test2.cpp:48); saved rip 0x7ffff773d76d
caller of frame at 0x7fffffffe560
source language c++.
Arglist at 0x7fffffffe590, args:
Locals at 0x7fffffffe590, Previous frame's sp is 0x7fffffffe5a0
Saved registers:
  rbx at 0x7fffffffe588, rbp at 0x7fffffffe590, rip at 0x7fffffffe598
(gdb) down
 #0  Student::setStudentInfo (this=0x602010, score=98.5) at test2.cpp:30
 30        this->score = score;
(gdb) info f
Stack level 0, frame at 0x7fffffffe560:
rip = 0x400725 in Student::setStudentInfo (test2.cpp:30); saved rip 0x4007e3
called by frame at 0x7fffffffe5a0
source language c++.
Arglist at 0x7fffffffe550, args: this=0x602010, score=98.5
Locals at 0x7fffffffe550, Previous frame's sp is 0x7fffffffe560
Saved registers:
  rbp at 0x7fffffffe550, rip at 0x7fffffffe558

打印信息命令:

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
打印出当前函数中的异常处理信息。

13 自动显示

查看源程序

14 历史记录

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。

15 改变程序的执行

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,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。

    15.1 修改变量值

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。

    15.2 跳转执行

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 test1.c:func

Line 4 of "test1.c" starts at address 0x4004f4 <func> and ends at 0x4004fb <func+7>.

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:
   0x00000000004004f4 <+0>:    push   %rbp
   0x00000000004004f5 <+1>:    mov    %rsp,%rbp
   0x00000000004004f8 <+4>:    mov    %edi,-0x14(%rbp)
   0x00000000004004fb <+7>:    movl   $0x0,-0x8(%rbp)
   0x0000000000400502 <+14>:    movl   $0x0,-0x4(%rbp)
   0x0000000000400509 <+21>:    jmp    0x400515 <func+33>
   0x000000000040050b <+23>:    mov    -0x4(%rbp),%eax
   0x000000000040050e <+26>:    add    %eax,-0x8(%rbp)
   0x0000000000400511 <+29>:    addl   $0x1,-0x4(%rbp)
   0x0000000000400515 <+33>:    mov    -0x4(%rbp),%eax
   0x0000000000400518 <+36>:    cmp    -0x14(%rbp),%eax
   0x000000000040051b <+39>:    jl     0x40050b <func+23>
   0x000000000040051d <+41>:    mov    -0x8(%rbp),%eax
   0x0000000000400520 <+44>:    pop    %rbp
   0x0000000000400521 <+45>:    retq  
End of assembler dump.

    15.3 产生信号量

查看运行时数据

当你调试程序时,当程序被停住时,你可以使用print命令(简写命令为p),或者统一命令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,是你所调程序的语言的表达式(GDB可以调试多重编程语言),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。

    15.4 强制函数返回

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。

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的类型为type的一个对象。

    15.5 强制调用函数

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,无论是哪个文件中的或是哪个函数中的。

例如,查看文件test2.c中的全局变量x的值:

gdb) p 'test2.c'::x

当然,“::”操作符会和C++中的类发生冲突,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。

16 显示源代码

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。

17 调试已运行的进程

输出格式

一般来说,GDB会根据变量的类型输出变量的值。但是,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
$1 = 64
(gdb) p /a i
$2 = 0x40
(gdb) p /x i
$3 = 0x40
(gdb) p /c i
$4 = 64 '@'
(gdb) p /f i
$5 = 8.96831017e-44
(gdb) p /o i
$6 = 0100
(gdb) p /t i
$7 = 1000000

18 线程

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:

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

其中,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

该命令表示,从内存地址0×54320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。

19 查看栈信息

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>

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。

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。

20 信号

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,结果如下:

(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 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。

21 catch

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。

22 指定源文件的路径

本文由威尼斯游戏网站发布于计算机运维,转载请注明出处:GDB详解

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