GDB调试：教你简单了解并使用GDB调试程序

2023-11-05

什么是GDB？

GDB（GNU symbolic debugger）是由 GNU 软件系统社区提供的调试工具。当下的 GDB 支持调试多种编程语言编写的程序，包括 C、C++、Go、Objective-C、OpenCL、Ada 等。实际场景中，GDB 更常用来调试 C 和 C++ 程序，同 GCC 配套组成了一套完整的开发环境。

何谓调试？就是让代码一步一步慢慢执行，跟踪程序的运行过程。比如，可以让程序停在某个地方，查看当前所有变量的值，或者内存中的数据；也可以让程序一次只执行一条或者几条语句，看看程序到底执行了哪些代码。

所以GDB可以帮我们：
程序启动时，可以按照我们自定义的要求运行程序，例如设置参数和环境变量；
可使被调试程序在指定代码处暂停运行，并查看当前程序的运行状态（例如当前变量的值，函数的执行结果等），即支持断点调试；
程序执行过程中，可以改变某个变量的值，还可以改变代码的执行顺序，从而尝试修改程序中出现的逻辑错误。

使用GDB前的准备工作

我们需要在用gcc/g++编译器编译可执行程序时需要加入 -g 参数，才能去生成可供GDB调试的可执行程序。

参数 -g ：在编译的时候，加入调试信息，让该程序可以被调试器调试。

所谓调试信息就是各行代码所在的行号、包含程序中所有变量名称的列表（又称为符号表）等

注意⚠️：一旦生成了可调试程序文件，就不要再去修改源文件里面的信息，否则调试的时候就会出现一些错误。如果需要修改源文件，则修改后要重新生成调试文件以供调试。

这个时候，我们输入命令

gdb 文件名

就可以进入到gdb调试页面了，这个时候会生成一系列的免责条款，加上参数：–silet 就可以屏蔽掉这些免责信息。

GDB中的一些基础调试命令。

在使用gdb调试命令的过程中，为了操作方便，有一些时候我们可以按下tab键去进行自动补全操作。

启动和退出

上文已经讲过如何生成可供gdb调试的调试文件，和如何启动gdb调试界面来调试程序了，接下来我们讲一下，如何退出gdb。

在gdb调试页面中，我们输入 q/quit ，即可退出gdb调试界面回到终端。

查看代码信息

我们刚刚进入到gdb调试界面时，除了有一堆免责信息，其他的什么都是没有的。如果需要查看源代码，我们就要输入 l/list 去查看源代码。默认设置是查看主函数文件的前10行。

l/list //查看主函数文件的前10行
l/list 行号 //查看包括当前行号的前5行与后5行代码
l/list 函数名 //查看当前函数所在文件的前10行
l/list 文件名:行号 //查看指定文件行号的上下5行文件

我们可以通过命令： set list/listsize 行号 来去修改默认查看的总行数。使用命令：show list/listsize，来查看当前一次性可以查看多少行。

清空调试信息

当我们有时候觉得调试信息太杂乱，或者不想看到当前的这些调试信息时，可以使用命令：

!clear

来将当前调试界面上的所有调试信息清空。

一系列的断点操作

设置断点的作用

我们在源代码的对应位置设置断点后，可以使被调试程序在断点处暂停运行，并查看当前程序的运行状态（例如当前变量的值，函数的执行结果等）。

注意⚠️：停在断点处的那一行代码是还未执行的代码。

设置断点

通过命令

b/break 行号 //在主文件（有main函数的文件）对应行上设置断点。
b/break 函数名 //在主函数指定的函数体内第一行处打上断点。
b/break 文件名:行号 //在指定文件的对应行上打上断点。
b/break 文件名:函数名 //在指定文件内的函数体内的第一行代码处打上断点

查看设置了哪些断点

使用命令：

i/info b/break

就可以查看所有已设置的断点信息，如在第几行，断点的编号是多少等

(gdb) i b
Num     Type           Disp Enb Address            What
1       breakpoint     keep y   0x0000000000000b09 in main() at main.cpp:8
2       breakpoint     keep y   0x00000000000009b5 in bubbleSort(int*, int) at bubble.cpp:8

删除断点

使用命令：

d/del 断点编号

就可以删除错误设置的断点

设置断点不生效/生效

断点设置完成时，默认生效。当我们希望某些断点不要生效时，就使用命令：

dis/disable 断点编号

就可以使对应编号的断点无效化。如果想要无效化的断点重新生效了话，就要使用命令：

ena/enable 断点编号

来使对应断点重新生效。

设置条件断点

当我们设置的断点在某个循环内，我们可以通过设置条件断点，来让程序停在对应的条件处:

b 行号 if 变量名==值

运行调试程序

运行程序命令run与start的区别

之前讲过了如何去在程序上设置断点，现在就可以开始讲如何运行调试程序了。我们使用 r/run 命令和 start 命令都可以开始运行调试程序。
它们的区别在于：

start命令会使被调试的程序停在主函数入口处。
run命令则是使程序停在第一个断点那一行

继续执行程序命令next、continue、step的区别

next、continue、step命令都是关于程序继续运行的命令，但是他们都之间都略有区别

执行命令 c/continue 的意思是使程序继续运行，只到下一处断点才会停下
执行命令 n/next 则是使程序向下执行一行，如果这一行是一个被调用的函数，使用next命令，不会进入到函数题内。
执行命令 s/step 也是使程序向下执行一行与 next 不同的便是遇到被调用的函数，会进入到函数体内部。而我们如果想要出这个函数体，则可以使用 finish 命令去跳出函数体。

打印变量值命令print与display的区别

我们可以使用命令：

p/print 变量名
display 变量名

去获取对应变量名的值
它们直接的区别是，print只会在执行print命令的时候，将对应变量的值打印一遍。而使用display命令则是打印对应的变量值，当程序继续执行后，继续输出对应变量当前的值。

被display设置过的变量也称之为自动变量，多用于循环体内。
如这么一段代码：

Breakpoint 3, main () at main.cpp:16
16              cout << array[i] << " ";
(gdb) print array[i]
$1 = 12
(gdb) n
15          for(int i = 0; i < len; i++) {
(gdb) display array[i]
1: array[i] = 12
(gdb) n

Breakpoint 3, main () at main.cpp:16
16              cout << array[i] << " ";
1: array[i] = 22
(gdb) 
15          for(int i = 0; i < len; i++) {
1: array[i] = 22
(gdb) 

Breakpoint 3, main () at main.cpp:16
16              cout << array[i] << " ";
1: array[i] = 27
(gdb) 
15          for(int i = 0; i < len; i++) {
1: array[i] = 27
(gdb) 

Breakpoint 3, main () at main.cpp:16
16              cout << array[i] << " ";
1: array[i] = 55
(gdb) 
15          for(int i = 0; i < len; i++) {
1: array[i] = 55
(gdb) 

Breakpoint 3, main () at main.cpp:16
16              cout << array[i] << " ";
1: array[i] = 67
(gdb) 
15          for(int i = 0; i < len; i++) {
1: array[i] = 67
(gdb) 
18          cout << endl;
(gdb)

我们就可以看出在循环体内，每向下执行一步，display变量都会输出一遍变量的值，而print只输出了一遍。

我们可以使用命令：

i/info display

去查看自己设置了哪些自动变量，也可以使用命令：

undisplay 自动变量编号去删除刚刚设置的自动变量

使用命令：

ptype 变量名

则可以查看对应变量的类型

跳出循环命令until与跳出函数体命令finish

当我们程序停在一个循环体内的某一条输出语句时，如何跳出循环体呢？
首先我们将循环体内的断点删除或是停用。使用命令c 即可调到这个循环体外的下一个断点处。
使用n则是程序向下执行一行。不会跳出这个循环，使用命令s与n一样。
这个时候使用until命令则会回到未循环体的第一行，这个时候就可以重新选择是进入循环还是跳出循环了。

(gdb) run
Starting program: /home/nowcoder/Linux/lession08/mainApp 

Breakpoint 2, main () at main.cpp:8
8           int array[] = {12, 27, 55, 22, 67};
(gdb) c
Continuing.

Breakpoint 3, main () at main.cpp:16
16              cout << array[i] << " ";
(gdb) display array[i]
2: array[i] = 12
(gdb) c
Continuing.

Breakpoint 3, main () at main.cpp:16
16              cout << array[i] << " ";
2: array[i] = 22
(gdb) disa 3
(gdb) until
15          for(int i = 0; i < len; i++) {
2: array[i] = 22
(gdb)

finish命令与until命令很相似，如果此时程序停在了函数体内部，如果函数体内部向下执行没有断点，则使用finish则可以跳出函数体，将程序停在执行完函数体的下一行。
如果函数体内部向下有断点，使用finish命令则就会停在断点处。

改变变量值的操作

我们可以使用命令：

set var 变量名=变量值

去修改某些变量的值，从而达到修改输出的目的。

Breakpoint 3, main () at main.cpp:16
16              cout << array[i] << " ";
2: array[i] = 22
(gdb) set var array[i] = 23
(gdb) c
Continuing.

Breakpoint 3, main () at main.cpp:16
16              cout << array[i] << " ";
2: array[i] = 27
(gdb) 
Continuing.

Breakpoint 3, main () at main.cpp:16
16              cout << array[i] << " ";
2: array[i] = 55
(gdb) 
Continuing.

Breakpoint 3, main () at main.cpp:16
16              cout << array[i] << " ";
2: array[i] = 67
(gdb) 
Continuing.
冒泡排序之后的数组: 12 23 27 55 67 
===================================
选择排序之后的数组: 11 25 36 47 80 
[Inferior 1 (process 1113) exited normally]
(gdb)

GDB多进程调试

使用GDB调试的时候，GDB默认只能跟踪一个进程，可以在fork函数调用之前，通过指令设置GDB调试工具追踪父进程或者是跟踪子进程，默认是跟踪父进程。

设置调试父进程或者子进程：set follow-fork-mode parent/child

输入命令： show follow-fork-mode gdb会告诉你，你现在正在调试的是父进程还是子进程

设置调试模式：set detach-on-fork on/off 这个是设置的意思是，使用了fork函数后，另一个进程是否脱离gdb的调试。默认是on，也就是开启状态。
换句话说也就是，处于on状态下，表示调试当前进程的时候，其他的进程继续运行，处于off状态下，其他进程被gdb挂起。

输入命令： show fdetach-on-fork on/off gdb会告诉你，另一个进程是否会脱离。

查看调试的进程：info inferiors //会把调试的所有进程的进程号标识在这里，当前调试的会有一个*号，并且会有一个Num去记录gdb调试进程的id。

切换当前调试的进程：inferior id

使进程脱落GDB调试：detach inferiors id

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