【软件开发底层知识修炼】十四 快速学习GDB调试一 入门使用

前面几篇文章学习了链接器相关的内容。现在开始来学习GDB调试。我们的目的是通过这几篇文章将GDB调试完全学会。

1 为什么需要GDB

• 什么是GDB？

• GNU项目中的调试器（gnu debuger）
• 能够跟踪程序的执行，也能够恢复程序执行前的状态

• 为什么需要GDB？

• 软件不是一次性开发完的，是软件就一定有bug，所以需要调试工具来定位bug
• 调试是软件开发过程中不可或缺的部分

2 GDB 的常规应用

• 自定义程序启动的方式（指定影响程序运行的参数）
• 设置条件断点（在条件满足时暂停程序的执行，一般为循环中的语句或者递归调用中的语句）
• 回溯检查导致程序异常的原因（一般是通过分析核心转储文件-core文件）
• 动态改变程序执行流（定位问题的辅助方式）

GDB的启动方式有哪些？

1. 直接启动

1. gdb
2. gdb test.out
3. gdb test.out core

2. 动态连接

1. gdb test.out pid

在给出gdb具体的调试代码步骤之前，我们先来看看两个应用示例：

• GDB应用示例一

• 其中设置命令行参数这里，如果了解main函数的参数的话应该知道，如果不了解命令行参数，请参考这篇文章： main函数参数的意义
• 还有一点就是下面两种载入目标程序的命令是一样的效果
  
• 其他的用法都很好理解，我们不再赘述

• GDB应用示例二
  
• 上述各个命令的使用方法也很好理解，我们只需要注意下图中的两种启动方式同样是等效的：
  

3 GDB调试程序实例

下面就开始使用具体的例子来详细解读GDB调试的过程

我们调试的两个代码为：

• test.c

#include 
#include 

extern int* g_pointer;  // 外部变量
extern void func();     // 外部函数

void test_1()
{
    printf("test_1() : %p\n", test_1);
}

void test_2()
{
    printf("test_2() : %p\n", test_2);
}

void test_3()
{
    printf("test_3() : %p\n", test_3);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    typedef void(TFunc)();
    TFunc* fa[] = {test_1, test_2, test_3};
    int i = 0;
    
    printf("main() : begin...\n");
    
    for(i=0; i<argc; i++)   //argc代表命令行参数的个数
    {
        printf("argv[%d] = %s\n", i, argv[i]);
    }
    
    for(i=0; i<100; i++)
    {
        fa[i%3]();
        sleep(argc > 1);   // 如果argc大于1，则执行睡眠函数
    }

    printf("g_pointer = %p\n", g_pointer);

    func();
    
    printf("main() : end...\n");

    return 0;
}

• func.c

#include 

int* g_pointer;

void func()
{
    *g_pointer = (int)"D.T.Software";   //注意，这里是出错的地方，g_pointer是指向0地址，但是在这里却对0地址赋值

    return;
}

• GDB使用初探-----下面我们暂时先不调试，先熟悉熟悉几个命令是如何使用的。

• 首先对上述程序编译并且运行：
• gcc func.c test.c -o test.out
• ./test.out
• 毫无疑问，程序肯定会产生错误，如下图：
  
• 这是在意料之中的，毕竟在func.c程序中，我们对0地址进行写内容了。
• 那么现在我们开始使用gdb来定位出错误，在开启gdb调试之前，需要在编译源程序的时候加上-g选项，并将程序的崩溃信息转储的core文件（这在【软件开发底层知识修炼】六 Binutils辅助工具之- addr2line与strip工具这篇文章中有讲解过）。
• gcc -g test.c func.c -o test.out //重新编译加上调试信息
• ulimit -c unlimited //让程序在崩溃时产生core文件
• ./test.out //重新运行看看是否产生core文件
  
• 很明显核心已转出，生成了core文件----注意，这是GDB调试需要用的文件

1. 输入命令：gdb test.out core 进行调试：

• 从这里我们甚至都直接看到了产生段错误的地方就在func.c程序中的第7行，func函数中出的问题。
• 输入quit命令退出当前gdb调试

2. 输入命令：gdb 进行调试：

• 输入gdb后再gdb调试模式下输入：file test.out
  
• 然后字gdb调试模式下输入run，显示结果最后部分如下：
  
• 通过上面的动态图我们很容易发现，程序执行的很快，瞬间就到了段错误那里。我们回到test.c程序中，会发现这段代码中：
  for(i=0; i<100; i++)
  {
  fa[i%3] ();
  sleep(argc > 1); // 如果argc大于1，则执行睡眠函数
  }
  由于sleep参数中argc的参数为1（只有./test.out这个参数），所以不会睡眠。
• 但是我们可以在gdb中进行设置参数，输入命令set args D.T.SoftWare：
• 就像下面的动态图一样：
  
• 很明显，我们的程序运行起来变得慢很多，这是因为我们加了一个命令行参数D.T.SoftWare，现在命令行参数就有两个，一个是可执行程序test.out，一个是D.T.SoftWare（如果这里不明白命令行参数的意思，请参考这篇文章：main函数参数）
• 最后，输入ctrl + c可以终止程序的执行，再输入continue可以继续执行刚刚被终止的程序。

3. gdb动态连接到一个正在执行的程序，然后对其进行调试

• 还是直接看下面的动图，更加好理解：
  
• 在右边的终端我们运行程序的时候加一个参数D.T.SoftWare这样可以让上述的for循环中的sleep开启，让程序执行的慢一点
• 程序执行起来后，在左边的终端首先输入ps aux查看我们的程序的pid
• 然后sudo gdb 开启gdb，这里加上sudo以root模式开启，是因为动态连接正在运行的程序的话就需要以root模式
• 开启gdb进入gdb模式后，使用attach pid （这里的pid根据你自己查到的pid写）连接到我们运行的程序。
• 在我们连接到程序的一瞬间，发现程序的执行停止了（使用continue可以继续程序的执行，当程序运行到段错误那里，gdb可以发现错误），说明已经连接到运行中的程序，现在可以使用gdb对它进行调试了。怎么调试随你意，上面我们也说了几种简单的调试方法。

4 总结

本文只是介绍GDB调试的几种简单用法。下一篇文章会学习GDB的断点调试。

本文章参考狄泰软件学院相关课程
想学习的可以加狄泰软件学院群，
群聊号码：199546072

学习探讨加个人（可以免费帮忙下载CSDN资源）：
qq：1126137994
微信：liu1126137994