GDB调试(一)

GDB调试

GDB简介

GDB的功能

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

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

GDB的优缺点

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

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

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

但是,GDB 也有一些缺点:

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

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

GDB使用

GDB编译

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

gcc -g -o test1 test1.c

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

启动GDB

可以通过gdb+可执行文件来调试程序

gdb test1

测试程序

以下程序用于文件拷贝,可以将a.txt种的内容拷贝到b.txt

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

void showresult(int nloop);
void show_array_result(test2* new_test);
//test_show.h
cc -g -o test1 test1.c test_show.c test_show.h
./test1 a.txt b.txt

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

GDB常用命令

1.查看源代码

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

2.程序运行参数

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

3.断点的添加

使用break或者b命令添加断点

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

4.断点的删除

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



5.程序运行进度调试

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

6.打印程序相关信息

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


7.修改程序相关信息

命令 解析
set 该命令用来改变运行过程中的变量值

8.函数调用查看

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

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

9.多线程/进程下调试GDB

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

引用

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

Linux下GDB调试一篇入魂(GDB调试详解) - 简书

c语言gdb调试之精髓

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