GDB（调试工具）

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#内核 #linux #gcc/gdb编译调试 #调试器

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本文介绍GDB——一个强大的Linux下的程序调试工具。涵盖GDB的基本使用方法，包括启动程序、设置断点、单步执行等操作，以及如何利用GDB进行变量值检查和程序状态跟踪。

什么是GDB

GDB是GNU开源组织发布的一个强大的Linux下的程序调试工具。
一般来说，GDB主要帮助你完成下面四个方面的功能：

启动你的程序，可以按照你的自定义的要求随心所欲的运行程序。
可让被调试的程序在你所指定的调置的断点处停住。（断点可以是条件表达式）
当程序被停住时，可以检查此时你的程序中所发生的事。
动态的改变你程序的执行环境。

GDB调试的对象

GDB主要来调试C/C++语言写的程序，当然也就可以调试其他语言程序。GDB调试一定要是可执行文件而不是.c文件。
要用gcc进行编译，具体的命令如下：

gcc -g 源文件.c -o 输出的目标文件

-g,-o参数缺一不可。

GDB常用的调试命令

启动
使用命令 gdb 程序名启动，启动成功的标志就是最终输出的 (gdb)。

[root@bogon demo]# gdb main.exe
GNU gdb (GDB) 8.0.1
Copyright (C) 2017 Free Software Foundation, Inc.
......
(gdb)

GDB常用的调试指令

调试指令	作用
(gdb) break xxx；(gdb) b xxx	在源代码指定的某一行设置断点，其中 xxx 用于指定具体打断点的位置。
(gdb) run；(gdb) r	执行被调试的程序，其会自动在第一个断点处暂停执行。
(gdb) continue；(gdb) c	当程序在某一断点处停止运行后，使用该指令可以继续执行，直至遇到下一个断点或者程序结束。
(gdb) next；(gdb) n	令程序一行代码一行代码的执行（逐过程，函数直接执行）。
(gdb)step；(gdb)s	单步调试（逐语句：跳入自定义函数内部执行）
(gdb)backtrace；(gdb)bt	查看函数的调用的栈帧和层级关系
(gdb) print xxx；(gdb) p xxx	打印指定变量的值，其中 xxx 指的就是某一变量名。
(gdb)info breakpoints	查看当前设置的所有断点
(gdb)delete breakpoints num	删除第num个断点
(gdb)display	追踪查看具体变量值
(gdb)undisplay	取消追踪观察变量
(gdb)watch	被设置观察点的变量发生修改时，打印显示
(gdb)i watch	显示观察点
(gdb) list；(gdb) l	显示源程序代码的内容，包括各行代码所在的行号。
(gdb) quit；(gdb) q	终止调试。
(gdb) run argv[1] argv[2]	调试时命令行传参

实例：

(gdb) l                      <-- 显示带行号的源代码
1 #include <stdio.h>
2 int main ()
3 {
4     unsigned long long int n, sum;
5     n = 1;
6     sum = 0;
7     while (n <= 100)
8     {
9         sum = sum + n;
10         n = n + 1;
(gdb)                      <-- 默认情况下，l 选项只显示 10 行源代码，如果查看后续代码，安装 Enter 回车即可                                                               
11     }
12     return 0;
13 }
(gdb) b 7               <-- 在第 7 行源代码处打断点
Breakpoint 1 at 0x400504: file main.c, line 7.
(gdb) r                   <-- 运行程序，遇到断点停止
Starting program: /home/mozhiyan/demo1/main.exe

Breakpoint 1, main () at main.c:7
7     while (n <= 100)
Missing separate debuginfos, use: debuginfo-install glibc-2.17-55.el7.x86_64
(gdb) p n               <-- 查看代码中变量 n 的值
$1 = 1                   <-- 当前 n 的值为 1，$1 表示该变量所在存储区的名称
(gdb) b 12             <-- 在程序第 12 行处打断点
Breakpoint 2 at 0x40051a: file main.c, line 12.
(gdb) c                  <-- 继续执行程序
Continuing.

Breakpoint 2, main () at main.c:12
12     return 0;
(gdb) p n               <-- 查看当前 n 变量的值
$2 = 101               <-- 当前 n 的值为 101
(gdb) q                  <-- 退出调试
A debugging session is active.

Inferior 1 [process 3080] will be killed.

Quit anyway? (y or n) y                 <-- 确实是否退出调试，y 为退出，n 为不退出
[root@bogon demo]#

注：
监视点
大型软件或大量使用指针的程序中，很难弄清变量在什么地方被改变，要想找到变量在何处被改变，可以使用 watch 命令（监视点，watchpoint）。格式如下：

watch <表达式>：表达式发生变化时暂停运行。
awatch <表达式>：表达式被访问、改变时暂停运行。
rwatch <表达式>：表达式被访问时暂停运行。

需要注意，设置监视点可能会降低运行速度。

改变变量的值
格式：set variable <变量=表达式>。例如命令 set variable options = 0，将变量 options 的值改成了 0。

内核转储

内核转储（core dump）的最大好处是，它能保存问题发生时的状态。只要有问题发生时程序的可执行文件和内核转储，就可以知道进程当前的状态。
大多数 Linux 发行版默认关闭了内核转储功能，使用 ulimit 命令可以查看当前的内核转储功能是否有效。

$ ulimit -c
0

-c 选项表示内核转储文件的大小限制，0 表示内核转储无效。开启内核转储执行命令：

$ ulimit -c unlimited
or
$ ulimit -c 上限

unlimited 意思是不限制内核转储文件的大小，发生问题时进程的内存就可以全部转储到内核转储文件中。或者设置内核转储文件的上限，在参数中指定上限大小，单位为 Kb。

程序发生异常时会在当前目录下生成内核转储文件。例如程序 a.out 生成转储文件 core，使用以下方式启动 GDB：

$ gdb -c core ./a.out

参考：
http://c.biancheng.net/view/8255.html
https://blog.youkuaiyun.com/horotororensu/article/details/82256832
https://blog.youkuaiyun.com/awm_kar98/article/details/82840811