打造远胜IDE的调试器gdb

摘要：在编程过程中，最消耗时间的莫过于编码和调试，而这两项又和我们使用的工具具有很大的关系。对于从windows转到linux/Unix上的用户来说，更是如此。在这里，我们跳过系统优劣之争论，教你如何打造属于自己的编程环境。本文是针对广大linux平台用户而言（你也可以在win下使用相关工具），目标是打造比IDE（elipse或者VS）更高效的编程环境。如果你有什么好的使用习惯和心得，谢谢分享给我。

1.前沿
gdb是我们用来调试程序的工具，它可以用来：1）运行程序 2）让程序停止到任何你想要停止的地方 3）在程序结束之后，查看程序发生了什么 4）在程序运行过程中改变程序行为。高效使用gdb包含三个层次：第一，能使用gdb的基本命令（start、break、continue等）运行和调试程序。第二，会使用gdb的高级命令来观察程执行过程中的行为（函数堆栈，变量监控等）。第三，自定义gdb宏，从而让你的gdb能够随心所欲地运行。

关于gdb的基本命令和高级命令，你可以参考这里：

本文只是对最长用的命令加以整理而已。

2.gdb基本命令简介
checklist：
如何让程序开始运行——start

如何在某一行设置断点——break
	如何删除断点、如何禁用断点

如何让程序连续运行，在断点处停止——continue

如何单步调试——next

如何进入函数内部——step

如何查看那上下文代码——list


3.高级命令
如何设置条件断点——break

如何检测某个变量或者表达式的值——watch

如何让调试更加自动化——commands------end

如何让程序从当前循环或者函数退出——finish /util

如何查看变量的值——print

自动化调试——commands

如何查看函数堆栈——stack

如何避免每次调试都输入同样的命令—— -x选项

4.定义gdb宏

这一部分是高效使用gdb的关键所在，用好了，能够让gdb的调试效率要远远高于IDE。

gdb在运行之前，会读取gdb的配置文件，～/.gdbinit，这个文件的作用类似于~/.vimrc。我们可以在里面定义一些常用的操作，从而加快gdb调试时候的运行。

下面，看看我主要用的一些gdb配置，更多详细的gdb配置可以看这里：
其中，gdb配置文件的格式如下：
define commandname
command
end
document commandname
comment
end
具体内容如下，可以通过查看document来分析相应命令实现的功能，本文不再一一列举。总结一下下面的配置实现的功能：
清屏cls、显示断点信息bpl、设置断点（bp）、清理断点bpc、断点使能bpe、断点禁用bpd、临时断点bpt、监视点bpm、执行到第几行goto
define cls

shell clear

end

document cls

Clears the screen with a simple command.

end



define bpl

info breakpoints

end

document bpl

List breakpoints

end



define bp

break  $arg0

end

document bp

Set a breakpoint on address

Usage: bp addr

end



define bpc

clear $arg0

end

document bpc

Clear breakpoint at function/address

Usage: bpc addr

end



define bpe

enable $arg0

end

document bpe

Enable breakpoint #

Usage: bpe num

end



define bpd

disable $arg0

end

document bpd

Disable breakpoint #

Usage: bpd num

end



define bpt

tbreak $arg0

end

document bpt

Set a temporary breakpoint on address

Usage: bpt addr

end



define bpm

awatch $arg0

end

document bpm

Set a read/write breakpoint on address

Usage: bpm addr

end



##other

define goto

tbreak $arg0

continue

end

document goto

run to cursor

Usage goto linenum

end



####pro info



define argv

show args

end

document argv

Print program arguments

end




define func

info functions

end

document func

Print functions in target

end



define var

info variables

end

document var

Print variables (symbols) in target

end



define lib

info sharedlibrary

end

document lib

Print shared libraries linked to target

end



define sig

info signals

end

document sig

Print signal actions for target

end



define thread

info threads

end

document thread

Print threads in target

end



define u

info udot

end

document u

Print kernel 'user' struct for target

end



define dis

disassemble $arg0

end

document dis

Disassemble address

Usage: dis addr

end

## only stack and frame and argv is need

5.多线程调试命令

info threads 显示当前可调试的所有线程，每个线程会有一个GDB为其分配的ID，后面操作线程的时候会用到这个ID。 前面有*的是当前调试的线程。
thread ID 切换当前调试的线程为指定ID的线程。
break thread_test.c:123 thread all 在所有线程中相应的行上设置断点
thread apply ID1 ID2 command 让一个或者多个线程执行GDB命令command。 
thread apply all command 让所有被调试线程执行GDB命令command。
set scheduler-locking off|on|step 估计是实际使用过多线程调试的人都可以发现，在使用step或者continue命令调试当前被调试线程的时候，其他线程也是同时执行的，怎么只让被调试程序执行呢？通过这个命令就可以实现这个需求。off 不锁定任何线程，也就是所有线程都执行，这是默认值。 on 只有当前被调试程序会执行。 step 在单步的时候，除了next过一个函数的情况(熟悉情况的人可能知道，这其实是一个设置断点然后continue的行为)以外，只有当前线程会执行。
 
  

   

   
gdb对于多线程程序的调试有如下的支持：
   
线程产生通知：在产生新的线程时, gdb会给出提示信息
   
(gdb) r
Starting program: /root/thread 
[New Thread 1073951360 (LWP 12900)] 
[New Thread 1082342592 (LWP 12907)]---以下三个为新产生的线程
[New Thread 1090731072 (LWP 12908)]
[New Thread 1099119552 (LWP 12909)]
   
查看线程：使用info threads可以查看运行的线程。
   
(gdb) info threads
  4 Thread 1099119552 (LWP 12940)   0xffffe002 in ?? ()
  3 Thread 1090731072 (LWP 12939)   0xffffe002 in ?? ()
  2 Thread 1082342592 (LWP 12938)   0xffffe002 in ?? ()
* 1 Thread 1073951360 (LWP 12931)   main (argc=1, argv=0xbfffda04) at thread.c:21
(gdb)
   
注意，行首的蓝色文字为gdb分配的线程号，对线程进行切换时，使用该该号码，而不是上文标出的绿色数字。
   
另外，行首的红色星号标识了当前活动的线程
   
切换线程：使用 thread THREADNUMBER 进行切换，THREADNUMBER 为上文提到的线程号。下例显示将活动线程从 1 切换至 4。
   
(gdb) info threads
   4 Thread 1099119552 (LWP 12940)   0xffffe002 in ?? ()
   3 Thread 1090731072 (LWP 12939)   0xffffe002 in ?? ()
   2 Thread 1082342592 (LWP 12938)   0xffffe002 in ?? ()
* 1 Thread 1073951360 (LWP 12931)   main (argc=1, argv=0xbfffda04) at thread.c:21
(gdb) thread 4
[Switching to thread 4 (Thread 1099119552 (LWP 12940))]#0   0xffffe002 in ?? ()
(gdb) info threads
* 4 Thread 1099119552 (LWP 12940)   0xffffe002 in ?? ()
   3 Thread 1090731072 (LWP 12939)   0xffffe002 in ?? ()
   2 Thread 1082342592 (LWP 12938)   0xffffe002 in ?? ()
   1 Thread 1073951360 (LWP 12931)   main (argc=1, argv=0xbfffda04) at thread.c:21
(gdb)
   
 
   
后面就是直接在你的线程函数里面设置断点,然后continue到那个断点,一般情况下多线程的时候,由于是同时运行的,最好设置 set scheduler-locking on
   
这样的话,只调试当前线程 
  

6.堆栈相关

 在调试程序的过程中，查看程序的函数调用堆栈是一项最基本的任务，几乎所有的图形调试器都支持这项特性。
      GDB调试器当然也支持这一特性，但是功能更加灵活和丰富。
      GDB将当前函数的栈帧编号为0，为外层函数的栈帧依次加1，这些编号将成为一些GDB命令的参数，以指明将要操作的是哪一个函数的栈帧。
      GDB还支持使用Address作为栈帧的标识符，可在栈帧编号被破坏的情况下使用。
      1.在栈帧之间切换
          GDB中有很多针对调用堆栈的命令，都需要一个目标栈帧，例如打印局部变量值的命令。
          frame args 将当前栈帧设置为args（编号或Address）指定的栈帧，并打印该栈帧的简要信息。
          select-frame args 与frame args相同，但是不打印栈帧信息。
          up n 向上回退n个栈帧（更外层），n默认为1. 
          down n 向下前进n个栈帧（更内层），n默认为1.
          up-silently n 与up n相同，但是不打印信息。
          down-silently n 与down n相同，但是不打印信息。
      2.打印栈帧信息（不移动栈帧）
          frame 打印当前栈帧的简要信息。
          info frame 打印当前栈帧的详细信息。
          info frame args 打印指定栈帧的详细信息。
          info args 打印函数参数信息。
          info locals 打印当前可访问的局部变量的信息。
      3.打印调用堆栈
          backtrace 打印全部栈帧的简要信息，按Ctrl-c可终止打印。
          backtrace n 打印最内层的n个栈帧的简要信息。
          backtrace -n 打印最外层的n个栈帧的简要信息。
          backtrace full 打印全部栈帧的详细信息。
          backtrace full n 打印最内层的n个栈帧的详细信息。
          backtrace full -n 打印最外层的n个栈帧的详细信息。
      4.一些配置项
          set backtrace past-main on 对调用堆栈的打印可越过main函数。
          set backtrace past-main off 对调用堆栈的打印止步于main函数。