[Linux] GDB 和 CGDB的使用及理解

调试是软件开发过程中必不可少的一部分。调试的主要目的是发现程序中的错误（Bug）以及理解程序的运行逻辑，从而确保程序正常运行。GDB 和 CGDB 是 Linux 系统中最流行的调试工具之一，它们强大且高效，适合各种调试场景。本文将深入探讨这两款工具的使用方法、调试技巧，以及应对不同问题的具体操作。

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什么是 Debug？

在软件开发中，Debug 是指通过各种手段和工具，定位和修复程序中的问题。Debug 的核心目标是：

• 发现错误：找出程序运行中产生的问题，例如变量值不对、程序崩溃等。
• 了解程序行为：通过分析程序运行时的状态，理解程序的实际行为是否符合预期。
• 提高程序健壮性：通过发现和修复问题，确保程序能在各种情况下正常工作。

Linux 系统中的调试工具以 GDB（GNU Debugger）为代表，它提供了对程序运行的全面控制，可以帮助开发者快速定位问题。CGDB 则是 GDB 的增强版，带有代码高亮和更直观的界面，进一步提升了调试效率。

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GDB 简介与安装

GDB 是什么？

GDB 是一个强大的命令行调试工具，支持多种编程语言（如 C、C++ 等）。通过 GDB，开发者可以：

• 设置断点、监控变量的值。
• 单步执行代码。
• 查看函数调用栈。
• 修改运行时的变量值。

安装 GDB

在 Linux 系统中，GDB 通常已经预装。如果没有安装，可以使用以下命令安装：

# 在 Ubuntu 上
sudo apt-get install -y gdb

# 在 CentOS 上
sudo yum install -y gdb

安装完成后，通过以下命令验证安装：

gdb --version

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CGDB 简介与安装

CGDB 是 GDB 的图形化增强工具，其核心功能与 GDB 一致，但提供了更加直观的界面，带有代码高亮功能，非常适合调试大型程序。

安装 CGDB

在 Linux 系统中，可以通过包管理工具安装 CGDB：

# 在 Ubuntu 上
sudo apt-get install -y cgdb

# 在 CentOS 上
sudo yum install -y cgdb

安装完成后，运行 cgdb 命令即可启动。

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如何使用 GDB 进行调试

调试过程分为以下几个关键步骤：

编译时添加调试信息

在使用 GDB 调试程序前，必须确保程序在编译时包含调试信息。这需要在编译时加上 -g 选项：

gcc mycmd.c -o mycmd -g

不加 -g 编译的程序无法进行调试。

启动 GDB

通过以下命令启动 GDB，并加载目标程序：

gdb ./mycmd

启动后会进入 GDB 的命令行交互界面。

常用调试命令

以下是 GDB 中的一些常用命令：

命令	功能	示例
list 或 l	显示源码	list main，list 10
run 或 r	开始运行程序	run
break 或 b	设置断点	break main，b 20
next 或 n	单步执行，不进入函数	next
step 或 s	单步执行，进入函数内部	step
continue 或 c	从当前位置继续运行	continue
print 或 p	打印变量值	print x，p start+end
set var	修改变量值	set var x=10
info break	查看断点信息	info break
delete 或 d	删除断点	delete 1，delete
watch	设置变量监视点	watch result
backtrace 或 bt	查看当前调用栈	backtrace

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GDB 实战案例

案例 1：简单调试

代码示例（mycmd.c）：

#include <stdio.h>
int Sum(int s, int e) {
    int result = 0;
    for (int i = s; i <= e; i++) {
        result += i;
    }
    return result;
}
int main() {
    int start = 1;
    int end = 100;
    printf("I will begin\n");
    int n = Sum(start, end);
    printf("running done, result is: [%d-%d]=%d\n", start, end, n);
    return 0;
}

调试步骤：

1. 编译代码：

gcc mycmd.c -o mycmd -g

2. 启动 GDB：

gdb ./mycmd

3. 设置断点：

(gdb) break main

4. 开始运行程序：

(gdb) run

5. 单步调试：

(gdb) next

6. 查看变量值：

(gdb) print start

7. 继续执行程序：

(gdb) continue

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如何使用 CGDB

CGDB 的功能与 GDB 类似，但界面更加友好，代码会自动高亮显示。以下是 CGDB 的基本使用方法：

启动 CGDB

运行 CGDB 并加载程序：

cgdb ./mycmd

使用快捷键操作

CGDB 支持大部分 GDB 命令，同时增加了一些快捷键操作：

• 按 Enter 键：重复上一次命令。
• 按 Ctrl + c：切换至命令模式。
• 按 Ctrl + d：退出 CGDB。

CGDB 会在窗口上方显示代码，方便查看调试位置。

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调试技巧与实战

使用 Watchpoint 监视变量

如果怀疑某个变量的值被错误修改，可以使用 watch 命令监视该变量：

(gdb) watch result

程序运行时，变量 result 发生任何变化都会触发暂停。

修改变量值

在调试时可以动态修改变量值以验证问题原因：

(gdb) set var flag=1

条件断点

可以为断点添加条件，只在满足特定条件时暂停：

(gdb) break 9 if i == 30

查看调用栈

如果程序崩溃或行为异常，使用 backtrace 查看函数调用栈，定位问题根源：

(gdb) backtrace

快速定位问题

• 使用 info locals 查看当前函数的所有局部变量。
• 使用 finish 直接执行到当前函数结束。

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总结

GDB 和 CGDB 是开发者调试程序的利器，它们提供了全面的调试功能，帮助开发者快速定位和解决问题。通过掌握设置断点、变量监视、条件断点、修改变量值等技巧，可以应对各种调试场景。在调试过程中，始终记住以下几点：

• 善用断点和条件断点：提高调试效率。
• 观察变量的变化：分析程序行为。
• 利用调用栈信息：定位问题根源。

希望本文能帮助你更好地掌握 GDB 和 CGDB，提升调试效率。