gdb調試技巧

GDB是GNU開源組織發布的一個強大的UNIX下的程序調試工具。它是一種強大的命令行調試工具。

一般來說，調試器的功能：

能夠運行程序，設置所有能影響程序運行的參數；

能夠讓程序在指定條件下停止運行；

能夠在程序停止時檢查所有參數的情況；

能夠根據指定條件改變程序的運行。

 

gdb調試源代碼流程：

1）進入GDB　　#gdb test

只需輸入GDB和要調試的可執行文件即可，在GDB的啟動畫面中指出了GDB的版本號、遵循的許可等信息，接下來就進入了由"(gdb)"開頭的命令行界面了；

2）查看文件　　(gdb) l

在GDB中鍵入"l"(list)就可以查看程序的源碼了，GDB列出的源代碼中明確地給出了對應的行號，方便代碼的定位；

3）設置斷點　　(gdb) b 6

只需在"b"(break)后加入對應的行號即可，在GDB中利用行號設置斷點是指代碼運行到對應行之前暫停；設置斷點可以使程序執行到某個位置時暫停，程序員在該位置處可以方便地查看變量的值、堆棧情況等；

一般情況下，源代碼中大家行號與用戶書寫程序的行號是一致的，但有時由于用戶的某些編譯選項會導致行號不一致的情況，因此，一定要查看在GDB中的行號；

 4）查看斷點處情況　　(gdb) info b

可以鍵入"info b"來查看斷點處情況，可以設置多個斷點；

5）運行代碼　　(gdb) r

GDB默認從首行開始運行代碼，鍵入"r"(run)即可；程序運行到斷點處停止。

6）看變量值　　(gdb) p n

在程序暫停之后，程序員可以查看斷點處的相關變量值，在GDB中只需鍵入"p 變量名"(print)即可；

GDB在顯示變量值時都會在對應值之前加上"$N"標記，它是當前變量值的引用標記，以后若想再次引用此變量，就可以直接寫作"$N"，而無需寫冗長的變量名；

7）觀察變量　　(gdb) watch n

 在某一循環處，往往希望能夠觀察一個變量的變化情況，這時就可以鍵入命令"watch"來觀察變量的變化情況，GDB在"n"設置了觀察點；

8）單步運行　　(gdb) n

單步運行是指一次只運行一條語句，這樣可以方便查看程序運行的結果，在此處只需鍵入"n"(next)即可；隨著程序的單步運行，當變量n的值發生變化時，GDB就會自動顯示出n的變化情況。

9）程序繼續運行　　(gdb) c

命令"c"(continue)可以使程序繼續往下運行，直到再次遇到斷點或程序結束；

10）退出GDB　　(gdb) q

只需使用指令"q"(quit)即可。

 

設置/刪除斷點

命令格式　　                      例子             作用

break + 設置斷點的行號　　beak n　　用于在程序中對應行設置斷點

tbreak + 行號或函數名　　tbreak n/func　　設置臨時斷點，到達后被自動刪除

break + filename + 行號　　break main.c:10　　用于在指定文件對應行設置斷點

break + <0x...>　　break 0x3400a　　用于在內存某一位置處暫停

break + 行號 + if + 條件　　break 10 if i==3　　用于設置條件斷點，在循環中使用非常方便

info breakpoints/watchpoints [n]　　info break　　n表示斷點號，查看斷點/觀察點的情況

clear + 要清除的斷點行號　　clear 10　　用于清除對應行的斷點，要給出斷點的行號，清除時GDB會給出提示

delete + 要清除的斷點編號　　delete 3　　用于清除斷點和自動顯示的表達式的命令，要給出斷點的編號，清除時GDB不會給出任何提示

disable/enable + 斷點編號　　disable 3　　讓所設斷點暫時失效/使能，如果要讓多個編號處的斷點失效/使能，可將編號之間用空格隔開

awatch/watch + 變量　　awatch/watch i　　設置一個觀察點，當變量被讀出或寫入時程序被暫停

rwatch + 變量　　rwatch i　　設置一個觀察點，當變量被讀出時，程序被暫停

catch　　　　　　設置捕捉點來補捉程序運行時的一些事件。如：載入共享庫（動態鏈接庫）或是C++的異常

tcatch　　　　　　只設置一次捕捉點，當程序停住以后，應點被自動刪除

斷點與觀察點的區別：

1.所有使用與breakpoint的操作都適用于watchpoint

2.斷點是CPU到某一地址取指令時中斷，觀察點是CPU到某一地址讀寫數據時中斷。

在多線程的程序中，觀察點的作用很有限，GDB只能觀察一個線程中的表達式的值，如果用戶確信表達式只被當前線程所存取，那么使用觀察點才有效，GDB無法檢測一個非當前線程對表達式值的改變。

 

數據相關命令

display +表達式　　display a　　用于顯示表達式的值，每當程序運行到斷點處都會顯示表達式的值

info display　　　　　　用于顯示當前所有要顯示值的表達式的情況

delete + display 編號　　delete 3　　用于刪除一個要顯示值的表達式，被刪除的表達式將不被顯示

disable/enable + display 編號　　disable/enable 3　　使一個要顯示值的表達式暫時失效/使能

 undisplay + display 編號　　undisplay 3　　用于結束某個表達式值的顯示

whatis + 變量　　whatis i　　顯示某個表達式的數據類型

print(p) + 變量/表達式　　p n　　用于打印變量或表達式的值

set + 變量 = 變量值　　set i = 3　　改變程序中某個變量的值

 在使用print命令時，可以對變量按指定格式進行輸出，其命令格式為print /變量名 + 格式

其中常用的變量格式：x：十六進制；d：十進制；u：無符號數；o：八進制；c：字符格式；f：浮點數。

調試運行環境相關命令

set args　　set args arg1 arg2　　設置運行參數

show args　　show args　　參看運行參數

set width + 數目　　set width 70　　設置GDB的行寬

cd + 工作目錄　　cd ../　　切換工作目錄

run　　r/run　　程序開始執行

step(s)　　s　　進入式（會進入到所調用的子函數中）單步執行，進入函數的前提是，此函數被編譯有debug信息

next(n)　　n　　非進入式（不會進入到所調用的子函數中）單步執行

finish　　finish　　一直運行到函數返回并打印函數返回時的堆棧地址和返回值及參數值等信息

until + 行數　　u 3　　運行到函數某一行

continue(c)　　c　　執行到下一個斷點或程序結束

return <返回值>　　return 5　　改變程序流程，直接結束當前函數，并將指定值返回

call + 函數　　call func　　在當前位置執行所要運行的函數

 

堆棧相關命令

backtrace/bt 　　bt　　用來打印棧幀指針，也可以在該命令后加上要打印的棧幀指針的個數，查看程序執行到此時，是經過哪些函數呼叫的程序，程序“調用堆棧”是當前函數之前的所有已調用函數的列表（包括當前函數）。每個函數及其變量都被分配了一個“幀”，最近調用的函數在 0 號幀中（“底部”幀）

frame　　frame 1　　用于打印指定棧幀

info reg　　info reg　　查看寄存器使用情況

info stack　　info stack　　查看堆棧使用情況

up/down　　up/down　　跳到上一層/下一層函數

 

跳轉執行 
一般來說，被調試程序會按照程序代碼的運行順序依次執行。GDB提供了亂序執行的功能，
也就是說，GDB可以修改程序的執行順序，可以讓程序執行隨意跳躍。這個功能可以由GDB
的jump命令來完： 
jump

指定下一條語句的運行點。可以是文件的行號，可以是file:line格式，可以是+num這種偏
移量格式。表式著下一條運行語句從哪里開始。 
jump 
這里的 
是代碼行的內存地址。 
注意，jump命令不會改變當前的程序棧中的內容，所以，當你從一個函數跳到另一個函數
時，當函數運行完返回時進行彈棧操作時必然會發生錯誤，可能結果還是非常奇怪的，甚至
于產生程序Core Dump。所以最好是同一個函數中進行跳轉。 
熟悉匯編的人都知道，程序運行時，有一個寄存器用于保存當前代碼所在的內存地址。所以，
jump命令也就是改變了這個寄存器中的值。于是，你可以使用“set $pc”來更改跳轉執行
的地址。如： 
set $pc = 0x485

 

signal命令

信號是一種軟中斷，是一種處理異步事件的方法，使用singal命令，可以產生一個信號量給被調試程序，如中斷信號"Ctrl+C"。這非常方便于程序的調試，可以在程序運行的任意位置設置斷點，并在該斷點用GDB產生一個信號量，這種精確地在某處產生信號的方法非常有利于程序的調試，signal命令語法是：signal <signal>，UNIX的系統信號量通常從1到15，所以<signal>取值也在這個范圍。

handle 
在 GDB中定義一個信號處理。信號可以以SIG開頭或不以SIG開頭，可以用定義一個要處理信號的范圍（如：SIGIO-SIGKILL，表示處理從 SIGIO信號到SIGKILL的信號，其中包括SIGIO，SIGIOT，SIGKILL三個信號），也可以使用關鍵字all來標明要處理所有的信號。一旦被調試的程序接收到信號，運行程序馬上會被GDB停住，以供調試。其可以是以下幾種關鍵字的一個或多個。 
nostop/stop
當被調試的程序收到信號時，GDB不會停住程序的運行，但會打出消息告訴你收到這種信號/GDB會停住你的程序  
print/noprint
當被調試的程序收到信號時，GDB會顯示出一條信息/GDB不會告訴你收到信號的信息 
pass 
noignore 
當被調試的程序收到信號時，GDB不處理信號。這表示，GDB會把這個信號交給被調試程序會處理。 
nopass 
ignore 
當被調試的程序收到信號時，GDB不會讓被調試程序來處理這個信號。 
info signals 
info handle 
可以查看哪些信號被GDB處理，并且可以看到缺省的處理方式

single命令和shell的kill命令不同，系統的kill命令發信號給被調試程序時，是由GDB截獲的，而single命令所發出一信號則是直接發給被調試程序的。

 

GDB中運行UNIX的shell程序

在gdb環境中，你可以執行UNIX的shell的命令，使用gdb的shell命令來完成： shell 
調用UNIX的shell來執行，環境變量SHELL中定義的UNIX的shell將會被執行，如果SHELL沒有定義，那就使用UNIX的標準shell：/bin/sh。（在Windows中使用Command.com或cmd.exe） 
make 
可以在gdb中執行make命令來重新build自己的程序。這個命令等價于"shell make"

在GDB中運行程序

當以gdb 方式啟動gdb后，gdb會在PATH路徑和當前目錄中搜索的源文件。如要確認gdb是否讀到源文件，可使用l或list命令，看看gdb是否能列出源代碼。 
在gdb中，運行程序使用r或是run命令。 
1、程序運行參數。 
set args 可指定運行時參數。（如：set args 10 20 30 40 50） 
show args 命令可以查看設置好的運行參數。 
2、運行環境。 
path 
可設定程序的運行路徑。 
show paths 查看程序的運行路徑。

set environment varname [=value] 設置環境變量。如：set env USER=hchen 
show environment [varname] 查看環境變量。 
3、工作目錄。 
cd 
相當于shell的cd命令。 
pwd 顯示當前的所在目錄。 
4、程序的輸入輸出。 
info terminal 顯示你程序用到的終端的模式。 
使用重定向控制程序輸出。如：run > outfile 
tty命令可以指寫輸入輸出的終端設備。如：tty /dev/ttyb

 

調試已運行的程序

兩種方法： 
1、在UNIX下用ps查看正在運行的程序的PID（進程ID），然后用gdb PID格式掛接正在運行的程序。 
2、先用gdb 關聯上源代碼，并進行gdb，在gdb中用attach命令來掛接進程的PID。并用detach來取消掛接的進程。

 

暫停 / 恢復程序運行

當進程被gdb停住時，你可以使用info program 來查看程序的是否在運行，進程號，被暫停的原因。 
在gdb中，我們可以有以下幾種暫停方式：斷點（BreakPoint）、觀察點（WatchPoint）、捕捉點（CatchPoint）、信號（Signals）、線程停止（Thread Stops），如果要恢復程序運行，可以使用c或是continue命令。

 

線程（Thread Stops）

如果程序是多線程，可以定義斷點是否在所有的線程上，或是在某個特定的線程。 
break thread
break thread if ... 
linespec 指定了斷點設置在的源程序的行號。threadno指定了線程的ID，注意，這個ID是GDB分配的，可以通過“info threads”命令來查看正在運行程序中的線程信息。如果不指定thread 則表示斷點設在所有線程上面。還可以為某線程指定斷點條件。如： 
(gdb) break frik.c:13 thread 28 if bartab > lim 
當你的程序被GDB停住時，所有的運行線程都會被停住。這方便查看運行程序的總體情況。而在你恢復程序運行時，所有的線程也會被恢復運行。

 

調試core文件

 

Linux環境下經常遇到某個進程掛掉而找不到原因，應用程序崩潰，可以通過生成core file文件加上gdb來定位

Core Dump：Core的意思是內存，Dump的意思是扔出來，堆出來。開發和使用Unix程序時，有時程序莫名其妙的down了，卻沒有任何的提示(有時候會提示core dumped)，這時候可以查看一下有沒有形如core.進程號的文件生成，這個文件便是操作系統把程序down掉時的內存內容扔出來生成的, 它可以做為調試程序的參考

 

生成Core文件

一般默認情況下，core file的大小被設置為了0，這樣系統就不dump出core file了。

#設置core大小為無限
ulimit -c unlimited
#設置文件大小為無限
ulimit unlimited

這些需要有root權限, 在ubuntu下每次重新打開中斷都需要重新輸入上面的第一條命令, 來設置core大小為無限

core文件生成路徑:
輸入可執行文件運行命令的同一路徑下。
若系統生成的core文件不帶其他任何擴展名稱，則全部命名為core。新的core文件生成將覆蓋原來的core文件。

1）/proc/sys/kernel/core_uses_pid可以控制core文件的文件名中是否添加pid作為擴展。文件內容為1，表示添加pid作為擴展名，生成的core文件格式為core.xxxx；為0則表示生成的core文件同一命名為core。
可通過以下命令修改此文件：
echo "1" > /proc/sys/kernel/core_uses_pid

2）proc/sys/kernel/core_pattern可以控制core文件保存位置和文件名格式。
可通過以下命令修改此文件：
echo "/corefile/core-%e-%p-%t" > core_pattern，可以將core文件統一生成到/corefile目錄下，產生的文件名為core-命令名-pid-時間戳
以下是參數列表:
    %p - insert pid into filename 添加pid
    %u - insert current uid into filename 添加當前uid
    %g - insert current gid into filename 添加當前gid
    %s - insert signal that caused the coredump into the filename 添加導致產生core的信號
    %t - insert UNIX time that the coredump occurred into filename 添加core文件生成時的unix時間
    %h - insert hostname where the coredump happened into filename 添加主機名
    %e - insert coredumping executable name into filename 添加命令名

 

用gdb查看core文件

下面我們可以在發生運行時信號引起的錯誤時發生core dump了.
發生core dump之后, 用gdb進行查看core文件的內容, 以定位文件中引發core dump的行.
gdb [exec file] [core file]
如:
gdb ./test core

或gdb ./a.out
 core-file core.xxxx
gdb后, 用bt命令backtrace或where查看程序運行到哪里, 來定位core dump的文件->行.

待調試的可執行文件，在編譯的時候需要加-g，core文件才能正常顯示出錯信息

1）gdb -core=core.xxxx
file ./a.out
bt
2）gdb -c core.xxxx
file ./a.out
bt

 

用gdb實時觀察某進程crash信息

啟動進程
gdb -p PID
c
運行進程至crash
gdb會顯示crash信息

bt