Linux高级编程--04.GDB调试程序(设置断点)

调试已运行的程序

  1. 在UNIX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。
  2. 先用gdb 关联上源代码,并进行gdb,在gdb中用attach命令来挂接进程的PID。并用detach来取消挂接的进程。

暂停 / 恢复程序运行

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

当进程被gdb停住时,你可以使用info program 来查看程序的是否在运行,进程号,被暂停的原因。

在gdb中,我们可以有以下几种暂停方式:断点(BreakPoint)、观察点(WatchPoint)、捕捉点(CatchPoint)、信号(Signals)、线程停止(Thread Stops)。如果要恢复程序运行,可以使用c或是continue命令。

设置断点(BreakPoint)

我们用break命令来设置断点。正面有几点设置断点的方法:

  • break :在进入指定函数时停住。C++中可以使用class::function或function(type,type)格式来指定函数名。
  • break :在指定行号停住。
  • break +offset / break -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。
  • break :break命令没有参数时,表示在下一条指令处停住。
  • break … if : …可以是上述的参数,condition表示条件,在条件成立时停住。比如在循环境体中,可以设置break if i=100,表示当i为100时停住程序。

查看断点时,可使用info命令,如下所示:(注:n表示断点号)

  • info breakpoints [n]
  • info break [n]

设置观察点(WatchPoint)

观察点一般来观察某个表达式(变量也是一种表达式)的值是否有变化了,如果有变化,马上停住程序。我们有下面的几种方法来设置观察点:

  • watch :为表达式(变量)expr设置一个观察点。一量表达式值有变化时,马上停住程序。
  • rwatch :当表达式(变量)expr被读时,停住程序。
  • awatch :当表达式(变量)的值被读或被写时,停住程序。
  • info watchpoints :列出当前所设置了的所有观察点。

设置捕捉点(CatchPoint)

你可设置捕捉点来补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:

  • catch : 当event发生时,停住程序。event可以是下面的内容:

    1. throw 一个C++抛出的异常。(throw为关键字)
    2. catch 一个C++捕捉到的异常。(catch为关键字)
    3. 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)
    4. 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)
    5. 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)
    6. 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)
    7. 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)
  • tcatch :只设置一次捕捉点,当程序停住以后,应点被自动删除。

维护停止点

上面说了如何设置程序的停止点,GDB中的停止点也就是上述的三类。在GDB中,如果你觉得已定义好的停止点没有用了,你可以使用delete、clear、disable、enable这几个命令来进行维护。

  • clear : 清除所有的已定义的停止点。
  • clear / clear : 清除所有设置在函数上的停止点。
  • clear / clear : 清除所有设置在指定行上的停止点。
  • delete [breakpoints] [range…] : 删除指定的断点,breakpoints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(如:3-7)。其简写命令为d。

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。

  • disable [breakpoints] [range…] :disable所指定的停止点,breakpoints为停止点号。如果什么都不指定,表示disable所有的停止点。简写命令是dis.
  • enable [breakpoints] [range…] :enable所指定的停止点,breakpoints为停止点号。
  • enable [breakpoints] once [range…] :enable所指定的停止点一次,当程序停止后,该停止点马上被GDB自动disable。
  • enable [breakpoints] delete [range…] :enable所指定的停止点一次,当程序停止后,该停止点马上被GDB自动删除。

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 :修改断点号为bnum的停止条件为expression。
  • condition :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 :表示忽略断点号为bnum的停止条件count次。

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,如果程序被断住后,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,并直接在打个end就行了。

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 也就是把函数的参数类型告诉GDB,以指定一个函数。否则的话,GDB会给你列出一个断点菜单供你选择你所需要的断点。你只要输入你菜单列表中的编号就可以了。如:

(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,你可以选一下列表编号就行了。0表示放弃设置断点,1表示所有函数都设置断点。

恢复程序运行和单步调试

当程序被停住了,你可以用continue命令恢复程序的运行直到程序结束,或下一个断点到来。也可以使用step或next命令单步跟踪程序。

  • 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。
  • step :单步跟踪,如果有函数调用,他会进入该函数。进入函数的前提是,此函数被编译有debug信息。很像VC等工具中的step in。后面可以加count也可以不加,不加表示一条条地执行,加表示执行后面的count条指令,然后再停住。
  • next :同样单步跟踪,如果有函数调用,他不会进入该函数。很像VC等工具中的step over。后面可以加count也可以不加,不加表示一条条地执行,加表示执行后面的count条指令,然后再停住。
  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 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)

信号(Signals)

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 : 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。
  • info signals / info handle :查看有哪些信号在被GDB检测中。

线程(Thread Stops)

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 thread / break thread 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。





posted @ 2016-05-12 14:35  linzj  阅读(1031)  评论(0编辑  收藏  举报