GDB 调试解析

Posted 2020-08-05 dsw846

GDB(GNU Debugger)是一个强大的命令行调试工具。大家知道命令行的强大就是在于，其可以形成执行序 列，形成脚本。UNIX下的软件全是命令行的，这给程序开发提代供了极大的便利，命令行软件的优势在于，它们可以非常容易的集成在一起，使用几个简单的已有工具的命令，就可以做出一个非常强大的功能。

GDB主要帮忙你完成下面四个方面的功能： 
(1).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。 
(2).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) 
(3).当程序被停住时，可以检查此时你的程序中所发生的事。 
(4).动态的改变你程序的执行环境。

 

1 生成调试信息

一般来说GDB主要调试的是C/C++的程序。要调试C/C++的程序，首先在编译时，我们必须要把调试信息加到可执行文件中。使用编译器(cc/gcc/g++)的 -g 参数可以做到这一点。如：

gcc -g hello.c -o hello

g++ -g hello.cpp -o hello

如果没有-g，你将看不见程序的函数名、变量名，所代替的全是运行时的内存地址。当你用-g把调试信息加入之后，并成功编译目标代码以后，让我们来看看如何用gdb来调试他。

 

2 启动GDB 的方法

(1).gdb program　　　　　　//program 也就是你的执行文件，一般在当前目录下。

(2).gdb program core　　　 //用gdb同时调试一个运行程序和core文件，core是程序非法执行后core dump后产生的文件。

(3).gdb program sid　　 　　//如果你的程序是一个服务程序，那么你可以指定这个服务程序运行时的进程ID。gdb会自动attach上去，并调试他。program应该在PATH环境变量中搜索得到。

 

3 常用操作

(1).不记得命令时，敲入命令首字母按两次TAB键，你会看到所有以此字母开头的命令
    (gdb) b 
    backtrace break      bt 
(2).list 调试时查看代码

set listsize <count>　　　　 //设置一次显示源代码的行数
show listsize　　　　　　　　//查看当前listsize的设置
list <first>, <last>　　　　　//显示从first行到last行之间的源代码
list , <last> 　　　　　　　　//显示从当前行到last行之间的源代码
list <linenum> 　　　　　　  //显示指定行前后的源代码
list <+offset> 　　　　　　  //当前行号的正偏移量
list <-offset> 　　　　　　   //当前行号的负偏移量
list <filename:linenum> 　　//显示指定文件指定行的前后代码
list <function> 　　　　　　 //显示函数源代码
list <filename:function> 　  //显示哪个文件中的哪个函数的代码
list <*address> 　　　　　  //程序运行时的语句在内存中的地址

 

3.调试代码

不记得命令时，敲入命令首字母按两次TAB键，你会看到所有以此字母开头的命令

run 运行程序，可简写为r

continue 继续运行程序，可简写为c

backtrace 显示程序中当前位置及到达当前位置的栈

next 单步跟踪，函数调用当作一条简单语句执行，简写为n

step 单步跟踪，函数调进入被调用函数体内，简写为s

finish 退出函数，返回调用函数

until 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,可简写为u。

stepi或si, nexti或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。

info program 来查看程序的是否在运行，进程号，被暂停的原因。

whatis 查看变量类型

print 查看变量的值

 

 

 

4 断点操作

(1).设置断点

break [filename:]line-number　　　　//在源文件filename的line-number行设置断点(没filename默认为当前文件)

break [filename:]function-name　　  //在源文件filename的function函数的入口处设置断点

break +offset 　　　　　　　　　　　 //在当前行号前面或后面偏移offset行设置断点
break -offset

break *address　　　　　　　　　　  //在程序运行的内存地址处设置断点

break 　　　　　　　　　　　　　　　//没有参数时，表示在下一条指令处设置断点

break line-or-function if condition　  //condition为真时，在设置条件处设置断点

enable [breakpoints] once [range…]　　  //只启用一次由range指定的范围内的breakpoints，等程序停下来后，自动设为禁用
enable [breakpoints] delete [range…]　　// 启用range指定的范围内的breakpoints，等程序停下来后，这些breakpoints自动被删除

 

(2).查看断点

info break [n] 　　　　　　　　　　　//n标识断点号

(3).删除断点

delete break/breakpoints　　　　　　//不带断点号，将删除所有断点

delete break/breakpoints 1　　　　　//删除1号断点

disable break/breakpoints n　　　　  //设置一个断点无效，不带断点号，将所有设置的断点disale

enable break/breakpoints n　　　　  //设置一个断点有效，不带断点好，将所有disable的断点enable

 

 

6 观察点

watch 为表达式(变量)expr设置一个观察点。当表达式值有变化时，马上停住程序。

rwatch 表达式(变量)expr被读时，停住程序。

awatch 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。

7 条件断点

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。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)。

设置一个条件断点

b test.c:8 if intValue == 5

condition 与break if类似，只是condition只能用在已存在的断点上

修改断点号为bnum的停止条件为expression

condition bnum expression

清楚断点号为bnum的停止条件

condition bnum

ignore 忽略停止条件几次

表示忽略断点号为bnum的停止条件count次

Ignore bnum count

8 维护停止点

clear 清除所有的已定义的停止点。

clear function 清除所有设置在函数上的停止点。

clear linenum 清除所有设置在指定行上的停止点。

clear filename:linenum 清除所有设置在指定文件：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。

9 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 “,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。

 

 

11 查看运行时数据

print 打印变量、字符串、表达式等的值，可简写为p 
p count 打印count的值 
p cou1+cou2+cou3 打印表达式值

print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，表达式可以是当前程序运行中的const常量、变量、函数等内容。但是GDB不能使用程序中定义的宏。

12 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：

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。

4数组变量

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 *[email protected]

@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。

13 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。

info display

查看display设置的自动显示的信息。

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。

14 历史记录

当你用GDB的print查看程序运行时的数据时，你每一个print都会被GDB记录下来。GDB会以$1, $2, $3 …..这样的方式为你每一个print命令编上号。于是，你可以使用这个编号访问以前的表达式，如$1。这个功能所带来的好处是，如果你先前输入了一个比较长的表达式，如果你还想查看这个表达式的值，你可以使用历史记录来访问，省去了重复输入。

show values

Print the last ten values in the value history, with their item numbers. This is

like ‘p $$9’ repeated ten times, except that show values does not change the

history.

show values n

Print ten history values centered on history item number n.

show values +

Print ten history values just after the values last printed. If no more values are

available, show values + produces no display.

15 改变程序的执行

一旦使用GDB挂上被调试程序，当程序运行起来后，你可以根据自己的调试思路来动态地在GDB中更改当前被调试程序的运行线路或是其变量的值，这个强大的功能能够让你更好的调试你的程序，比如，你可以在程序的一次运行中走遍程序的所有分支。

15.1 修改变量值

修改被调试程序运行时的变量值，在GDB中很容易实现，使用GDB的print命令即可完成。如：

(gdb) print x=4

x=4这个表达式是C/C++的语法，意为把变量x的值修改为4，如果你当前调试的语言是Pascal，那么你可以使用Pascal的语法：x:=4。

在某些时候，很有可能你的变量和GDB中的参数冲突，如：

(gdb) whatis width

type = double

(gdb) p width

$4 = 13

(gdb) set width=47

Invalid syntax in expression.

因为，set width是GDB的命令，所以，出现了“Invalid syntax in expression”的设置错误，此时，你可以使用set var命令来告诉GDB，width不是你GDB的参数，而是程序的变量名，如：

(gdb) set var width=47

另外，还可能有些情况，GDB并不报告这种错误，所以保险起见，在你改变程序变量取值时，最好都使用set var格式的GDB命令。

15.2 跳转执行

一般来说，被调试程序会按照程序代码的运行顺序依次执行。GDB提供了乱序执行的功能，也就是说，GDB可以修改程序的执行顺序，可以让程序执行随意跳跃。这个功能可以由GDB的jump命令来完：

jump linespec

指定下一条语句的运行点。可以是文件的行号，可以是file:line格式，可以是+num这种偏移量格式。表示下一条运行语句从哪里开始。

jump *address

这里的是代码行的内存地址。

注意，jump命令不会改变当前的程序栈中的内容，所以，当你从一个函数跳到另一个函数时，当函数运行完返回时进行弹栈操作时必然会发生错误，可能结果还是非常奇怪的，甚至于产生程序Core Dump。所以最好是同一个函数中进行跳转。

熟悉汇编的人都知道，程序运行时，eip寄存器用于保存当前代码所在的内存地址。所以，jump命令也就是改变了这个寄存器中的值。于是，你可以使用“set $pc”来更改跳转执行的地址。如：

set $pc = 0×485

15.3 产生信号量

使用singal命令，可以产生一个信号量给被调试的程序。如：中断信号Ctrl+C。这非常方便于程序的调试，可以在程序运行的任意位置设置断点，并在该断点用GDB产生一个信号量，这种精确地在某处产生信号非常有利程序的调试。

语法是：

signal signal

UNIX的系统信号量通常从1到15。所以取值也在这个范围。

single命令和shell的kill命令不同，系统的kill命令发信号给被调试程序时，是由GDB截获的，而single命令所发出一信号则是直接发给被调试程序的。

15.4 强制函数返回

如果你的调试断点在某个函数中，并还有语句没有执行完。你可以使用return命令强制函数忽略还没有执行的语句并返回。

return

return expression

使用return命令取消当前函数的执行，并立即返回，如果指定了，那么该表达式的值会被认作函数的返回值。

15.5 强制调用函数

call expr

表达式中可以一是函数，以此达到强制调用函数的目的。并显示函数的返回值，如果函数返回值是void，那么就不显示。

print expr

另一个相似的命令也可以完成这一功能——print，print后面可以跟表达式，所以也可以用他来调用函数，print和call的不同是，如果函数返回void，call则不显示，print则显示函数返回值，并把该值存入历史数据中。

16 显示源代码

GDB 可以打印出所调试程序的源代码，当然，在程序编译时一定要加上 –g 的参数，把源程序信息编译到执行文件中。不然就看不到源程序了。当程序停下来以后， GDB会报告程序停在了那个文件的第几行上。你可以用list命令来打印程序的源代码。默认打印10行，还是来看一看查看源代码的GDB命令吧。

list linenum

Print lines centered around line number linenum in the current source file.

list function

显示函数名为function的函数的源程序。

list

显示当前行后面的源程序。

list -

显示当前行前面的源程序。

一般是打印当前行的上5行和下5行，如果显示函数是是上2行下8行，默认是10行，当然，你也可以定制显示的范围，使用下面命令可以设置一次显示源程序的行数。

set listsize count

设置一次显示源代码的行数。(unless the list argument explicitly specifies some other number)

show listsize

查看当前listsize的设置。

17 调试已运行的进程

两种方法：

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 process-id 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 process-id 命令来挂接进程的PID。并用detach来取消挂接的进程。

18 线程

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 linespec thread threadno

break linespec thread threadno 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 threadno ’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。

19 查看栈信息

当程序被停住了，你需要做的第一件事就是查看程序是在哪里停住的。当你的程序调用了一个函数，函数的地址，函数参数，函数内的局部变量都会被压入“栈”(Stack)中。你可以用GDB命令来查看当前的栈中的信息。

下面是一些查看函数调用栈信息的GDB命令：

breacktrace,简称bt

打印当前的函数调用栈的所有信息。如：

(gdb) bt

#0 func (n=250) at tst.c:6

#1 0x08048524 in main (argc=1, argv=0xbffff674) at tst.c:30

#2 0x400409ed in __libc_start_main () from /lib/libc.so.6

从上可以看出函数的调用栈信息：__libc_start_main –> main() –> func()

backtrace n

bt n

n是一个正整数，表示只打印栈顶上n层的栈信息。

backtrace -n

bt -n

-n表一个负整数，表示只打印栈底下n层的栈信息。

如果你要查看某一层的信息，你需要在切换当前的栈，一般来说，程序停止时，最顶层的栈就是当前栈，如果你要查看栈下面层的详细信息，首先要做的是切换当前栈。

frame n

n是一个从0开始的整数，是栈中的层编号。比如：frame 0，表示栈顶，frame 1，表示栈的第二层。

frame addr

f addr Select the frame at address addr. This is useful mainly if the chaining of stack frames has been damaged by a bug, making it impossible for gdb to assign

numbers properly to all frames. In addition, this can be useful when your program has multiple stacks and switches between them.

up n

表示向栈的上面移动n层，可以不打n，表示向上移动一层。

down n

表示向栈的下面移动n层，可以不打n，表示向下移动一层。

上面的命令，都会打印出移动到的栈层的信息。如果你不想让其打出信息。你可以使用这三个命令：

select-frame 对应于 frame 命令。

up-silently n 对应于 up 命令。

down-silently n 对应于 down 命令。

查看当前栈层的信息，你可以用以下GDB命令：

frame 或 f

会打印出这些信息：栈的层编号，当前的函数名，函数参数值，函数所在文件及行号，函数执行到的语句。

info frame

info f

20 信号

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。

调试程序的时候处理信号:

handle signal [keywords...]

signal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。

keywords列表如下:

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。This implies the print keyword as well.

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。This implies the nostop keyword as well.

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处理 or else it may terminate if the signal is fatal and not handled.

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。

21catch

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)

22 指定源文件的路径

某些时候，用-g编译过后的执行程序中只是包括了源文件的名字，没有路径名。GDB提供了可以让你指定源文件的路径的命令，以便GDB进行搜索。

Directory dirname …

dir dirname …

加一个源文件路径到当前路径的前面。如果你要指定多个路径，UNIX下你可以使用“:”，Windows下你可以使用“;”。

directory

清除所有的自定义的源文件搜索路径信息。

show directories

显示定义了的源文件搜索路径。