linux下gdb单步调试（下）
转自：http://hi.baidu.com/hust_chen/blog/item/64f3ad458b690b85b2b7dcf0.html
2008-12-06 21:13
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>
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。
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>
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
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
——
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。
