gdb 技巧

注意：

• 这里是讲 gdb 的技巧。如果没有接触过 gdb，请看这篇：点这里。
• 内容针对算法竞赛而写，因此可能有些不严谨之处。

gdb是一个功能强大的命令行调试器。其实，除了我们常用的 file b s n q disp p 等命令，也有很多高级技巧。虽然有的功能是为系统级调试提供的，但还是有方便之处。

（提醒：请提前使用 -g 参数编译）

GDB版本：9.1。

示例代码：

#include <iostream>
#include <cstdio>
using namespace std;
int f(int n){
    if(n==0) return 1;
    return f(n-1)*n;
}

int main(){
    int n;
    scanf("%d",&n);
    printf("%d\n",f(n));
    return 0;
}

配置

默认的 gdb 对于算法竞赛选手而言，并不算太好用，有诸多限制。

下面是一些有用的选项。可以在调试过程中临时使用，也可以加入 .gdbinit 文件中永久启用。

set max-value-size unlimited

设置打印的变量大小限制为无限制。

set print array on
set print array-indexes on

以更可读的方式打印数组，并加上数组下标。

set confirm off

退出时不显示提示信息。

命令

1. backtrace

backtrace（简写为bt）可以让你查看栈帧信息。这对调试递归的函数很有帮助。

配套命令：

up/down [num] 往栈顶/栈底移动num帧。num默认为1。
frame [num] 切换到第num帧。frame简写为f。

Example:

当抵达某个断点停下后，输入bt，类似于这样：

(gdb) bt
#0  f (n=3) at example.cpp:6
#1  0x000055555555519e in f (n=4) at example.cpp:6
#2  0x000055555555519e in f (n=5) at example.cpp:6
#3  0x000055555555519e in f (n=6) at example.cpp:6
#4  0x000055555555519e in f (n=7) at example.cpp:6
#5  0x000055555555519e in f (n=8) at example.cpp:6
#6  0x000055555555519e in f (n=9) at example.cpp:6
#7  0x000055555555519e in f (n=10) at example.cpp:6
#8  0x00005555555551dd in main () at example.cpp:12
(gdb)

几个示例：

(gdb) up 1
#1  0x000055555555519e in f (n=4) at example.cpp:6
6           return f(n-1)*n;
(gdb) down 1
#0  f (n=3) at example.cpp:6
6           return f(n-1)*n;
(gdb) frame 5 //前面bt输出的结果中，第一项是序号，frame即切换到对应序号的帧
#5  0x000055555555519e in f (n=8) at example.cpp:6
6           return f(n-1)*n;
(gdb) 

2. commands

commands（简写为comm）可以在触发某个（或多个）断点的时候运行指定gdb命令。

用法：commands [断点编号1] [断点编号2] ...

之后，它会让你逐行输入要指定的gdb命令。

效果吗...在到你指定的断点时，他都会逐行运行你之前输入的命令。

Example：

(gdb) b 6
Breakpoint 1 at 0x1191: file example.cpp, line 6.
(gdb) comm 1 
Type commands for breakpoint(s) 1, one per line.
End with a line saying just "end".
>p "Command test" //指定到达1号断点时打印这段字符串
>end //以end结束
(gdb) r
Starting program: /home/xxx/example 
10

Breakpoint 1, f (n=10) at example.cpp:6
6           return f(n-1)*n;
$1 = "Command test"
(gdb) 

怎么查看断点编号？运行 info b 即可。

输出类似这样：（num是编号）

Num     Type           Disp Enb Address            What
1       breakpoint     keep y   0x000000000000129e in pre() at UVA10140 Prime Distance.cpp:12
2       breakpoint     keep y   0x00000000000012c7 in pre() at UVA10140 Prime Distance.cpp:13
3       breakpoint     keep y   0x00000000000012de in pre() at UVA10140 Prime Distance.cpp:14

3. ignore

用法：ignore [断点编号] [num]。ignore可缩写为ig。

效果：在前num次触发指定断点时都不停止（即到了第num+1次触发断点才停下）

这在调一些循环结构的代码时比较有用。

Example：

(gdb) b 6
Breakpoint 1 at 0x1191: file example.cpp, line 6.
(gdb) ig 1 4
Will ignore next 4 crossings of breakpoint 1.
(gdb) r
Starting program: /home/xxx/example 
10

Breakpoint 1, f (n=6) at example.cpp:6
6           return f(n-1)*n;
(gdb) //前面4次经过断点，分别为f(10)、f(9)、f(8)、f(7)，都跳过了
//因此f(6)才触发

4. condition

用法：condition [断点编号] [条件]。condition可缩写为cond。

效果：触发断点时，只有指定的条件为真时才停下。

Example：

(gdb) b 6
Breakpoint 1 at 0x1191: file example.cpp, line 6.
(gdb) cond 1 n==5 //只有n等于5时才触发断点
(gdb) r
Starting program: /home/xxx/example 
10

Breakpoint 1, f (n=5) at example.cpp:6
6           return f(n-1)*n;
(gdb) 

5. breakpoint

端点也有类型。

• break（简写b）是我们最熟悉的。
• tbreak（简写tb）：临时断点，也就是触发一次后自动消失。与break用法相同。
• hbreak（简写hb）：硬件断点。对我们来说没什么用。
• rbreak（简写rb）：根据正则表达式设置断点。用法：rbreak [正则表达式]。

说明一下rbreak。举个例子，我程序里有两个函数，dfs1与dfs2。如果我运行 rbreak dfs* ，由于dfs1与dfs2均匹配，所以这两个函数均会被加上断点。

Example1：（tbreak）（第一次触发在f函数处的断点，继续运行便不会再触发该断点了）

(gdb) tb f
Temporary breakpoint 1 at 0x1184: file example.cpp, line 5.
(gdb) r
Starting program: /home/xxx//example 
10 //这里是输入，10!=3628800

Temporary breakpoint 1, f (n=10) at example.cpp:5
5           if(n==0) return 1; //临时断点，只停了一次
(gdb) c
Continuing. //继续，就不会再停了
3628800
[Inferior 1 (process 31859) exited normally]
(gdb) 

Example2：（rbreak）（main符合mai*的条件，因此被加了断点）

(gdb) rb mai*
Breakpoint 1 at 0x11ac: file example.cpp, line 9.
int main();
(gdb) 

6. print/display

6.1 输出格式

用法：print/[format] [变量1] [变量2] ...

当然，如果是 display 命令，则要换成 display/[format] [变量1] [变量2] ...

其中，format 是一个小写字母，指定打印变量值的格式。

format字母	对应格式
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

比如说，调试状压DP的程序时，就可以 p/t [变量名] 来以二进制形式查看变量了。disp 同理。

Example：

(gdb) p/x 100 
$1 = 0x64
(gdb) p/d 100
$2 = 100
(gdb) p/u 100
$3 = 100
(gdb) p/o 100
$4 = 0144
(gdb) p/t 100
$5 = 1100100
(gdb) p/a 100
$6 = 0x64
(gdb) p/c 100
$7 = 100 'd'
(gdb) 

6.2 输出指定数量的元素

有时候，我们不想打印整个数组，而只想知道某连续几项的值。这时，可以使用 @ 来指定输出元素的个数。

用法：print [数组的第一个元素]@[要输出的元素个数] [变量2] ...

（由于开头的程序中没有数组，因此下面的例子不基于开头的程序）

(gdb) l
1	#include <iostream>
2	#include <cstdio>
3	using namespace std;
4	int f(int n){
5	    if(n==0) return 1;
6	    return f(n-1)*n;
7	}
8	
9	int main(){
10	    int n,a[10]={0};
(gdb) 
11	    scanf("%d",&n);
12	    printf("%d\n",f(n));
13	    return 0;
14	}
(gdb) b 11
Breakpoint 1 at 0x144c: file /home/xxx/1.cpp, line 11.
(gdb) r
Starting program: /home/xxx/1 
[Thread debugging using libthread_db enabled]
Using host libthread_db library "/lib/x86_64-linux-gnu/libthread_db.so.1".

Breakpoint 1, main () at /home/xxx/1.cpp:11
11	    scanf("%d",&n);
(gdb) p a[0]@3
$1 = {0, 0, 0}
(gdb) p a[5]@2
$3 = {0, 0}
(gdb) 

7. save

其实断点是可以保存的！比如说，我临时要重启一下，又不想丢失当前调试的断点信息。那么，我们可以将当前的断点信息保存到一个文件里，到时候再导入。

用法：save breakpoints [文件名]

效果：将当前所有的断点信息保存到一个指定的文件里。

有人有疑问了，怎么导入断点信息呢？那就是source命令！

用法：source [文件名]

效果：从指定的文件里导入断点信息。

Example：

(gdb) b 5
Breakpoint 1 at 0x1184: file example.cpp, line 5.
(gdb) b 6
Breakpoint 2 at 0x1191: file example.cpp, line 6.
(gdb) b 7
Breakpoint 3 at 0x11a2: file example.cpp, line 7.
(gdb) save breakpoints 123 //保存断点信息
Saved to file '123'.
(gdb) q

---中间退出gdb，再重新进---

(gdb) source 123 //从这个文件中引入断点信息
Breakpoint 1 at 0x1184: file example.cpp, line 5.
Breakpoint 2 at 0x1191: file example.cpp, line 6.
Breakpoint 3 at 0x11a2: file example.cpp, line 7.
(gdb) 

8. call

用法：call [调用语句]

效果：调用指定函数。

比如说，我的程序有一个min函数，我就可以通过 call min(a,b) 来获取变量a、b的最小值了。

Example:

(gdb) call f(10) //也就是10!
$1 = 3628800
(gdb) 

9. finish（缩写fin）

用法：无参数。

效果：继续运行，直到当前函数返回。

Example:

Breakpoint 1, main() at example.cpp:10
10    int n;
(gdb) fin
Run till exit from #0 main() at example.cpp:9 //main函数执行完毕，返回了0

[Inferior 1 (process 32243) exited normally]
(gdb) 

10. watchpoint

其实，断点还有一种特殊的类型——watchpoint。（简写为wa——似乎不太吉祥）

用法：watch/rwatch/awatch [变量名]

作用：监视指定变量。

• watch（简写wa）：当指定变量被写时停下。
• rwatch（简写rwa）：当指定变量被读时停下。
• awatch（简写awa）：当指定变量被读/写时停下。

Example:

(gdb) wa n
Hardware watchpoint 2: n
(gdb) c
Continuing.
10

Hardware watchpoint 2: n

Old value = 32767 //此处由于scanf读入修改了n的值，因此停下
New value = 10
0x00007ffff7ac43a9 in __vfscanf_internal () from /usr/lib/libc.so.6
(gdb) 

11. checkpoint

有时候，我们要复现某个bug，这个时候，我们可以创建一个快照，即checkpoint。

命令：checkpoint（可简写为ch）

用法：无参数。

效果：创建一个快照，包含当前调试的所有信息。同时会输出这个checkpoint的信息，就像这样：

checkpoint 1: fork returned pid 25776.

其中，数字1便是这个checkpoint的编号。

那么，如何回滚到以前的快照呢？那就是restart命令啦！

用法：restart [checkpoint编号]

效果：回退到指定checkpoint的快照。

Example:

Breakpoint 1, f (n=10) at example.cpp:5
5           if(n==0) return 1;
(gdb) ch //创建了编号为1的快照
checkpoint 1: fork returned pid 32213.
(gdb) c
Continuing.

Breakpoint 1, f (n=9) at example.cpp:5
5           if(n==0) return 1;
(gdb) restart 1 //恢复到编号为1的快照
Switching to process 32213
#0  f (n=10) at example.cpp:5
5           if(n==0) return 1;
(gdb) 

12. jump

用法：jump [num]

作用：强制使跳转至第num行。（中间的行都跳过了）

注意，这个不能跨函数跳转，否则会出错。

Example:

(gdb) b 10
Breakpoint 1 at 0x11bb: file example.cpp, line 11.
(gdb) r
Starting program: /home/xxx/example 

Breakpoint 1, main () at example.cpp:11
11          scanf("%d",&n);
(gdb) jump 13
Continuing at 0x5555555551f0.
[Inferior 1 (process 32243) exited normally] //跳到了第13行，main函数已经结束了，因此直接退出程序
(gdb) 

13. return

用法：return [argu]

作用：强制使当前函数退出，并返回argu值。（如果该函数本来就没有返回值，则argu可以省略）

Breakpoint 1, f (n=10) at example.cpp:5
5           if(n==0) return 1;
(gdb) return 15
Make f(int) return now? (y or n) y
#0  0x00005555555551dd in main () at example.cpp:12
12          printf("%d\n",f(n));
(gdb) n
15  //因为前面设定返回15，所以这里输出15