用GDB调试程序（五）

查看运行时数据
———————
    
    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。