linux中段错误的处理

linux中段错误的处理： http://blog.csdn.net/panfengyun12345/article/details/11043919

在Linux环境下做C语言项目，由于是在一个原有项目基础之上进行二次开发，而且项目工程庞大复杂，出现了不少问题，其中遇到最多、花费时间最长的问题就是著名的“段错误”（Segmentation Fault）。借此机会系统学习了一下，这里对Linux环境下的段错误做个小结，方便以后同类问题的排查与解决。

1. 段错误是什么

一句话来说，段错误是指访问的内存超出了系统给这个程序所设定的内存空间，例如访问了不存在的内存地址、访问了系统保护的内存地址、访问了只读的内存地址等等情况。这里贴一个对于“段错误”的准确定义（参考Answers.com）：

A segmentation fault (often shortened to segfault) is a particular error condition that can occur during the operation of computer software. In short, a segmentation fault occurs when a program attempts to access a memory location that it is not allowed to access, or attempts to access a memory location in a way that is not allowed (e.g., attempts to write to a read-only location, or to overwrite part of the operating system). Systems based on processors like the Motorola 68000 tend to refer to these events as Address or Bus errors.

Segmentation is one approach to memory management and protection in the operating system. It has been superseded by paging for most purposes, but much of the terminology of segmentation is still used, "segmentation fault" being an example. Some operating systems still have segmentation at some logical level although paging is used as the main memory management policy.

On Unix-like operating systems, a process that accesses invalid memory receives the SIGSEGV signal. On Microsoft Windows, a process that accesses invalid memory receives the STATUS_ACCESS_VIOLATION exception.

2. 段错误产生的原因

2.1 访问不存在的内存地址

#include
#include
void main()
{
        int *ptr = NULL;
        *ptr = 0;
}

2.2 访问系统保护的内存地址

#include
#include
void main()
{
        int *ptr = (int *)0;
        *ptr = 100;
}

2.3 访问只读的内存地址

#include
#include
#include<string.h>
void main()
{
        char *ptr = "test";
        strcpy(ptr, "TEST");
}

2.4 栈溢出

#include
#include
void main()
{
        main();
}

等等其他原因。

3. 段错误信息的获取

程序发生段错误时，提示信息很少，下面有几种查看段错误的发生信息的途径。

3.1 dmesg

dmesg可以在应用程序crash掉时，显示内核中保存的相关信息。如下所示，通过dmesg命令可以查看发生段错误的程序名称、引起段错误发生的内存地址、指令指针地址、堆栈指针地址、错误代码、错误原因等。以程序2.3为例：

panfeng@ubuntu:~/segfault$ dmesg
[ 2329.479037] segfault3[2700]: segfault at 80484e0 ip 00d2906a sp bfbbec3c error 7 in libc-2.10.1.so[cb4000+13e000]

3.2 -g

使用gcc编译程序的源码时，加上-g参数，这样可以使得生成的二进制文件中加入可以用于gdb调试的有用信息。以程序2.3为例：

panfeng@ubuntu:~/segfault$ gcc -g -o segfault3 segfault3.c

3.3 nm

使用nm命令列出二进制文件中的符号表，包括符号地址、符号类型、符号名等，这样可以帮助定位在哪里发生了段错误。以程序2.3为例：

panfeng@ubuntu:~/segfault$ nm segfault3
08049f20 d _DYNAMIC
08049ff4 d _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
080484dc R _IO_stdin_used
         w _Jv_RegisterClasses
08049f10 d __CTOR_END__
08049f0c d __CTOR_LIST__
08049f18 D __DTOR_END__
08049f14 d __DTOR_LIST__
080484ec r __FRAME_END__
08049f1c d __JCR_END__
08049f1c d __JCR_LIST__
0804a014 A __bss_start
0804a00c D __data_start
08048490 t __do_global_ctors_aux
08048360 t __do_global_dtors_aux
0804a010 D __dso_handle
         w __gmon_start__
0804848a T __i686.get_pc_thunk.bx
08049f0c d __init_array_end
08049f0c d __init_array_start
08048420 T __libc_csu_fini
08048430 T __libc_csu_init
         U __libc_start_main@@GLIBC_2.0
0804a014 A _edata
0804a01c A _end
080484bc T _fini
080484d8 R _fp_hw
080482bc T _init
08048330 T _start
0804a014 b completed.6990
0804a00c W data_start
0804a018 b dtor_idx.6992
080483c0 t frame_dummy
080483e4 T main
         U memcpy@@GLIBC_2.0

3.4 ldd

使用ldd命令查看二进制程序的共享链接库依赖，包括库的名称、起始地址，这样可以确定段错误到底是发生在了自己的程序中还是依赖的共享库中。以程序2.3为例：

panfeng@ubuntu:~/segfault$ ldd ./segfault3
    linux-gate.so.1 =>  (0x00e08000)
    libc.so.6 => /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6 (0x00675000)
    /lib/ld-linux.so.2 (0x00482000)

4. 段错误的调试方法

4.1 使用printf输出信息

这个是看似最简单但往往很多情况下十分有效的调试方式，也许可以说是程序员用的最多的调试方式。简单来说，就是在程序的重要代码附近加上像printf这类输出信息，这样可以跟踪并打印出段错误在代码中可能出现的位置。

为了方便使用这种方法，可以使用条件编译指令#ifdef DEBUG和#endif把printf函数包起来。这样在程序编译时，如果加上-DDEBUG参数就能查看调试信息；否则不加该参数就不会显示调试信息。

4.2 使用gcc和gdb

4.2.1 调试步骤

 1、为了能够使用gdb调试程序，在编译阶段加上-g参数，以程序2.3为例：

panfeng@ubuntu:~/segfault$ gcc -g -o segfault3 segfault3.c

2、使用gdb命令调试程序：

panfeng@ubuntu:~/segfault$ gdb ./segfault3 
GNU gdb (GDB) 7.0-ubuntu
Copyright (C) 2009 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later 
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.  Type "show copying"
and "show warranty" for details.
This GDB was configured as "i486-linux-gnu".
For bug reporting instructions, please see:
...
Reading symbols from /home/panfeng/segfault/segfault3...done.
(gdb) 

3、进入gdb后，运行程序：

(gdb) run
Starting program: /home/panfeng/segfault/segfault3 

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x001a306a in memcpy () from /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6
(gdb) 

从输出看出，程序2.3收到SIGSEGV信号，触发段错误，并提示地址0x001a306a、调用memcpy报的错，位于/lib/tls/i686/cmov/libc.so.6库中。

4、完成调试后，输入quit命令退出gdb：

(gdb) quit
A debugging session is active.

    Inferior 1 [process 3207] will be killed.

Quit anyway? (y or n) y

4.2.2 适用场景

1、仅当能确定程序一定会发生段错误的情况下使用。

2、当程序的源码可以获得的情况下，使用-g参数编译程序。

3、一般用于测试阶段，生产环境下gdb会有副作用：使程序运行减慢，运行不够稳定，等等。

4、即使在测试阶段，如果程序过于复杂，gdb也不能处理。

4.3 使用core文件和gdb

在4.2节中提到段错误会触发SIGSEGV信号，通过man 7 signal，可以看到SIGSEGV默认的handler会打印段错误出错信息，并产生core文件，由此我们可以借助于程序异常退出时生成的core文件中的调试信息，使用gdb工具来调试程序中的段错误。

4.3.1 调试步骤

1、在一些Linux版本下，默认是不产生core文件的，首先可以查看一下系统core文件的大小限制：

panfeng@ubuntu:~/segfault$ ulimit -c
0

2、可以看到默认设置情况下，本机Linux环境下发生段错误时不会自动生成core文件，下面设置下core文件的大小限制（单位为KB）：

panfeng@ubuntu:~/segfault$ ulimit -c 1024
panfeng@ubuntu:~/segfault$ ulimit -c
1024

3、运行程序2.3，发生段错误生成core文件：

panfeng@ubuntu:~/segfault$ ./segfault3
段错误 (core dumped)

4、加载core文件，使用gdb工具进行调试：

panfeng@ubuntu:~/segfault$ gdb ./segfault3 ./core 
GNU gdb (GDB) 7.0-ubuntu
Copyright (C) 2009 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later 
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.  Type "show copying"
and "show warranty" for details.
This GDB was configured as "i486-linux-gnu".
For bug reporting instructions, please see:
...
Reading symbols from /home/panfeng/segfault/segfault3...done.

warning: Can't read pathname for load map: 输入/输出错误.
Reading symbols from /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6...(no debugging symbols found)...done.
Loaded symbols for /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6
Reading symbols from /lib/ld-linux.so.2...(no debugging symbols found)...done.
Loaded symbols for /lib/ld-linux.so.2
Core was generated by `./segfault3'.
Program terminated with signal 11, Segmentation fault.
#0  0x0018506a in memcpy () from /lib/tls/i686/cmov/libc.6

从输出看出，同4.2.1中一样的段错误信息。

5、完成调试后，输入quit命令退出gdb：

(gdb) quit

4.3.2 适用场景

1、适合于在实际生成环境下调试程序的段错误（即在不用重新发生段错误的情况下重现段错误）。

2、当程序很复杂，core文件相当大时，该方法不可用。

4.4 使用objdump

4.4.1 调试步骤

1、使用dmesg命令，找到最近发生的段错误输出信息：

panfeng@ubuntu:~/segfault$ dmesg
... ...
[17257.502808] segfault3[3320]: segfault at 80484e0 ip 0018506a sp bfc1cd6c error 7 in libc-2.10.1.so[110000+13e000]

其中，对我们接下来的调试过程有用的是发生段错误的地址：80484e0和指令指针地址：0018506a。

2、使用objdump生成二进制的相关信息，重定向到文件中：

panfeng@ubuntu:~/segfault$ objdump -d ./segfault3 > segfault3Dump

其中，生成的segfault3Dump文件中包含了二进制文件的segfault3的汇编代码。

3、在segfault3Dump文件中查找发生段错误的地址：

panfeng@ubuntu:~/segfault$ grep -n -A 10 -B 10 "80484e0" ./segfault3Dump 
121- 80483df:    ff d0                    call   *%eax
122- 80483e1:    c9                       leave  
123- 80483e2:    c3                       ret    
124- 80483e3:    90                       nop
125-
126-080483e4 
:
127- 80483e4:    55                       push   %ebp
128- 80483e5:    89 e5                    mov    %esp,%ebp
129- 80483e7:    83 e4 f0                 and    $0xfffffff0,%esp
130- 80483ea:    83 ec 20                 sub    $0x20,%esp
131: 80483ed:    c7 44 24 1c e0 84 04     movl   $0x80484e0,0x1c(%esp)
132- 80483f4:    08 
133- 80483f5:    b8 e5 84 04 08           mov    $0x80484e5,%eax
134- 80483fa:    c7 44 24 08 05 00 00     movl   $0x5,0x8(%esp)
135- 8048401:    00 
136- 8048402:    89 44 24 04              mov    %eax,0x4(%esp)
137- 8048406:    8b 44 24 1c              mov    0x1c(%esp),%eax
138- 804840a:    89 04 24                 mov    %eax,(%esp)
139- 804840d:    e8 0a ff ff ff           call   804831c 
140- 8048412:    c9                       leave  
141- 8048413:    c3                       ret    

通过对以上汇编代码分析，得知段错误发生main函数，对应的汇编指令是movl $0x80484e0,0x1c(%esp)，接下来打开程序的源码，找到汇编指令对应的源码，也就定位到段错误了。

4.4.2 适用场景

1、不需要-g参数编译，不需要借助于core文件，但需要有一定的汇编语言基础。

2、如果使用了gcc编译优化参数（-O1，-O2，-O3）的话，生成的汇编指令将会被优化，使得调试过程有些难度。

4.5 使用catchsegv

catchsegv命令专门用来扑获段错误，它通过动态加载器（ld-linux.so）的预加载机制（PRELOAD）把一个事先写好的库（/lib/libSegFault.so）加载上，用于捕捉断错误的出错信息。

panfeng@ubuntu:~/segfault$ catchsegv ./segfault3
Segmentation fault (core dumped)
*** Segmentation fault
Register dump:

 EAX: 00000000   EBX: 00fb3ff4   ECX: 00000002   EDX: 00000000
 ESI: 080484e5   EDI: 080484e0   EBP: bfb7ad38   ESP: bfb7ad0c

 EIP: 00ee806a   EFLAGS: 00010203

 CS: 0073   DS: 007b   ES: 007b   FS: 0000   GS: 0033   SS: 007b

 Trap: 0000000e   Error: 00000007   OldMask: 00000000
 ESP/signal: bfb7ad0c   CR2: 080484e0

Backtrace:
/lib/libSegFault.so[0x3b606f]
??:0(??)[0xc76400]
/lib/tls/i686/cmov/libc.so.6(__libc_start_main+0xe6)[0xe89b56]
/build/buildd/eglibc-2.10.1/csu/../sysdeps/i386/elf/start.S:122(_start)[0x8048351]

Memory map:

00258000-00273000 r-xp 00000000 08:01 157 /lib/ld-2.10.1.so
00273000-00274000 r--p 0001a000 08:01 157 /lib/ld-2.10.1.so
00274000-00275000 rw-p 0001b000 08:01 157 /lib/ld-2.10.1.so
003b4000-003b7000 r-xp 00000000 08:01 13105 /lib/libSegFault.so
003b7000-003b8000 r--p 00002000 08:01 13105 /lib/libSegFault.so
003b8000-003b9000 rw-p 00003000 08:01 13105 /lib/libSegFault.so
00c76000-00c77000 r-xp 00000000 00:00 0 [vdso]
00e0d000-00e29000 r-xp 00000000 08:01 4817 /lib/libgcc_s.so.1
00e29000-00e2a000 r--p 0001b000 08:01 4817 /lib/libgcc_s.so.1
00e2a000-00e2b000 rw-p 0001c000 08:01 4817 /lib/libgcc_s.so.1
00e73000-00fb1000 r-xp 00000000 08:01 1800 /lib/tls/i686/cmov/libc-2.10.1.so
00fb1000-00fb2000 ---p 0013e000 08:01 1800 /lib/tls/i686/cmov/libc-2.10.1.so
00fb2000-00fb4000 r--p 0013e000 08:01 1800 /lib/tls/i686/cmov/libc-2.10.1.so
00fb4000-00fb5000 rw-p 00140000 08:01 1800 /lib/tls/i686/cmov/libc-2.10.1.so
00fb5000-00fb8000 rw-p 00000000 00:00 0
08048000-08049000 r-xp 00000000 08:01 303895 /home/panfeng/segfault/segfault3
08049000-0804a000 r--p 00000000 08:01 303895 /home/panfeng/segfault/segfault3
0804a000-0804b000 rw-p 00001000 08:01 303895 /home/panfeng/segfault/segfault3
09432000-09457000 rw-p 00000000 00:00 0 [heap]
b78cf000-b78d1000 rw-p 00000000 00:00 0
b78df000-b78e1000 rw-p 00000000 00:00 0
bfb67000-bfb7c000 rw-p 00000000 00:00 0 [stack]

5. 一些注意事项

1、出现段错误时，首先应该想到段错误的定义，从它出发考虑引发错误的原因。

2、在使用指针时，定义了指针后记得初始化指针，在使用的时候记得判断是否为NULL。

3、在使用数组时，注意数组是否被初始化，数组下标是否越界，数组元素是否存在等。

4、在访问变量时，注意变量所占地址空间是否已经被程序释放掉。

5、在处理变量时，注意变量的格式控制是否合理等。

6. 参考资料列表

1、http://www.docin.com/p-105923877.html

2、http://blog.chinaunix.net/space.php?uid=317451&do=blog&id=92412

 

 

 

一、段错误

 

      所谓的段错误就是指访问的内存超出了系统所给这个程序的内存空间，通常这个值是由gdtr来保存的，他是一个48位的寄存器，其中的32位是保存由它指向的gdt表，后13位保存相应于gdt的下标，最后3位包括了程序是否在内存中以及程序的在cpu中的运行级别,指向的gdt是由以64位为一个单位的表，在这张表中就保存着程序运行的代码段以及数据段的起始地址以及与此相应的段限和页面交换还有程序运行级别还有内存粒度等等的信息。一旦一个程序发生了越界访问，cpu就会产生相应的异常保护，于是segmentation fault就出现了。

 

二、原因

在编程中以下几类做法容易导致段错误,基本是是错误地使用指针引起的

1)访问系统数据区，尤其是往 系统保护的内存地址写数据最常见就是给一个指针以0地址
2)内存越界(数组越界，变量类型不一致等) 访问到不属于你的内存区域

3）其他

例如：

<1>定义了指针后记得初始化，在使用的时候记得判断是否为NULL

<2>在使用数组的时候是否被初始化，数组下标是否越界，数组元素是否存在等

<3>在变量处理的时候变量的格式控制是否合理等

 

三、解决方法

我们在用C/C++语言写程序的时侯，内存管理的绝大部分工作都是需要我们来做的。
如何快速定位这些"段错误"的语句

/* Dummy.c 
* 测试访问地址为0的内存区域所发生的端错误
*/
#include

void Dummy(void); 

int
main(void)
{
     Dummy(); 
        
     return 0;
}//main

void Dummy(void) 
{
     //访问地址为0的内存区域
     unsigned char* pstr = 0x00;
     *pstr = 0x00;
}

尝试操作地址为0的内存区域，而这个内存区域通常是不可访问的禁区，出错了。编译运行:
$ ./a.out
段错误,如图：

1.利用gdb逐步查找段错误:
需要一个带有调试信息的可执行程序，加上“-g -rdynamic"的参数进行编译，然后用gdb调试运行这个新编译的程序,具体步骤如下:

$ gcc -g -rdynamic d.c
$ gdb ./a.out
GNU gdb 6.5
Copyright (C) 2006 Free Software Foundation, Inc.
GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
Type "show copying" to see the conditions.
There is absolutely no warranty for GDB. Type "show warranty" for details.
This GDB was configured as "i686-pc- linux-gnu"...Using host libthread_db library "/lib/libthread_db.so.1".

(gdb) r
Starting program: /a.out

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x08048524 in dummy_ () at d.c:4
4 *ptr = 0x00;
(gdb)    

不用一步步调试就找到了出错位置d.c文件的第4行。

发现进程是由于收到了SIGSEGV信号而结束的。通过进一步的查阅文档(man 7 signal)，
SIGSEGV默认handler的动作是打印”段错误"的出错信息，并产生Core文件，由此又产生了方法二。

2.分析Core文件：
Core文件是什么呢？

The    default action of certain signals is to cause a process to terminate and produce a core dump file,
a disk file containing an image of the process's memory    at the time of termination.    
A list of the signals which cause a process to dump core can be found in signal(7).

以 上资料摘自man page(man 5 core)。有时为了渐少系统上的拉圾文件的数量，禁止了core文件的生成，
将系统的core文件的大小限制在512K大小

$ ulimit -c 0
$ ulimit -c 1000
$ ulimit -c 1000
$ ./a.out
段错误 (core dumped)
$ ls
a.out    core    d.c    f.c    g.c    pango.c    test_iconv.c    test_regex.c

core文件终于产生了，gdb调试:

$ gdb ./a.out core
GNU gdb 6.5
Copyright (C) 2006 Free Software Foundation, Inc.
GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
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There is absolutely no warranty for GDB.    Type "show warranty" for details.
This GDB was configured as "i686-pc- linux-gnu"...Using host libthread_db library "/lib/libthread_db.so.1".


warning: Can't read pathname for load map: 输入/输出错误.
Reading symbols from /lib/libc.so.6...done.
Loaded symbols for /lib/libc.so.6
Reading symbols from /lib/ld- linux.so.2...done.
Loaded symbols for /lib/ld- linux.so.2
Core was generated by `./a.out'.
Program terminated with signal 11, Segmentation fault.
#0    0x08048524 in dummy_ () at d.c:4
4                             *ptr = 0x00;

windows系统下的ie的，有时打开某些网页，会出现“运行时错误”，这个时侯如果恰好你的机器上又装有windows的编译器的话，
它会弹出来一个对话框，问你是否进行调试，如果你选择是，编译器将被打开，并进入调试状态，开始调试。
Linux下如何做到这些？让它在SIGSEGV的handler中调用gdb，于是第三个方法又诞生了:

3.段错误时启动调试:

 

#include
#include
#include
#include

void dump(int signo)
{
  char buf[1024];
  char cmd[1024];

  FILE* fh;

  snprintf(buf, sizeof(buf),
  "/proc/%d/cmdline", getpid());
  if(!fh = fopen(buf, "r"))
    exit(0);
  if(!fgets(buf, sizeof(buf), fh))
    exit(0);
  fclose(fh);
  if(buf[strlen(buf-1)] = '\0')
    buf[strlen(buf) - 1] = '\0';
  snprintf(cmd, sizeof(cmd),
    "gdb %s %d", buf, getpid());
  system(cmd);
  exit(0);
}//dump

void    
dummy(void)
{
  unsigned char* ptr = 0x00;
  *ptr = 0x00;
}//dummy

int
main(void)
{
  signal(SIGSEGV, &dump);
  dummy();

  return 0;
}//main

编译运行效果如下:

$ gcc -g -rdynamic f.c
$ ./a.out
GNU gdb 6.5
Copyright (C) 2006 Free Software Foundation, Inc.
GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
Type "show copying" to see the conditions.
There is absolutely no warranty for GDB. Type "show warranty" for details.
This GDB was configured as "i686-pc-linux-gnu"...Using host libthread_db library "/lib/libthread_db.so.1".

Attaching to program: /home/xiaosuo/test/a.out, process 9563
Reading symbols from /lib/libc.so.6...done.
Loaded symbols for /lib/libc.so.6
Reading symbols from /lib/ld-linux.so.2...done.
Loaded symbols for /lib/ld-linux.so.2
0xffffe410 in __kernel_vsyscall ()
(gdb) bt
#0 0xffffe410 in __kernel_vsyscall ()
#1 0xb7ee4b53 in waitpid () from /lib/libc.so.6
#2 0xb7e925c9 in strtold_l () from /lib/libc.so.6
#3 0x08048830 in dump (signo=11) at f.c:22
#4
#5 0x0804884c in dummy_ () at f.c:31
#6 0x08048886 in main () at f.c:38

以上方法都是在系统上有gdb的前提下进行的，如果没有呢？其实glibc提供了此类能够dump栈内容的函数簇，
详见/usr/include/execinfo.h（这些函数都没有提供man page，难怪我们找不到），另外也可以通过gnu的手册进行学习。
4.利用backtrace和objdump进行分析:
重写的代码如下:
＃i nclude
＃i nclude
＃i nclude
＃i nclude


void
dummy_ (void)
{
unsigned char *ptr = 0x00;
*ptr = 0x00;
}

void dump(int signo)
{
void *array[10];
size_t size;
char **strings;
size_t i;

size = backtrace (array, 10);
strings = backtrace_symbols (array, size);

printf ("Obtained %zd stack s.\n", size);

for (i = 0; i < size; i++)
printf ("%s\n", strings[i]);

free (strings);

exit(0);
}

int
main (void)
{
signal(SIGSEGV, &dump);
dummy_ ();

return 0;
}

编译运行结果如下：
$ gcc -g -rdynamic g.c
$ ./a.out
Obtained 5 stack s.
./a.out(dump+0x19) [0x80486c2]
[0xffffe420]
./a.out(main+0x35) [0x804876f]
/lib/libc.so.6(__libc_start_main+0xe6) [0xb7e02866]
./a.out [0x8048601]

用objdump反汇编程序,找到地址0x804876f对应的代码位置:
$ objdump -d a.out
8048765: e8 02 fe ff ff call 804856c
804876a: e8 25 ff ff ff call 8048694
804876f: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
8048774: c9 leav 

 

 

  原文链接:  http://blog.csdn.net/liigo/archive/2006/01/17/582231.aspx
日期: 2006年1月16日

本文写给主要工作在Windows操作系统下而又需要开发一些跨平台软件的程序员朋友，以及程序爱好者。

GDB是一个由GNU开源组织发布的、UNIX/LINUX操作系统下的、基于命令行的、功能强大的程序调试工具。

GDB中的命令固然很多，但我们只需掌握其中十个左右的命令，就大致可以完成日常的基本的程序调试工作。

命令	解释	示例
file <文件名>	加载被调试的可执行程序文件。 因为一般都在被调试程序所在目录下执行GDB，因而文本名不需要带路径。	(gdb) file gdb-sample
r	Run的简写，运行被调试的程序。 如果此前没有下过断点，则执行完整个程序；如果有断点，则程序暂停在第一个可用断点处。	(gdb) r
c	Continue的简写，继续执行被调试程序，直至下一个断点或程序结束。	(gdb) c
b <行号> b <函数名称> b *<函数名称> b *<代码地址> d [编号]	b: Breakpoint的简写，设置断点。两可以使用“行号”“函数名称”“执行地址”等方式指定断点位置。 其中在函数名称前面加“*”符号表示将断点设置在“由编译器生成的prolog代码处”。如果不了解汇编，可以不予理会此用法。 d: Delete breakpoint的简写，删除指定编号的某个断点，或删除所有断点。断点编号从1开始递增。	(gdb) b 8 (gdb) b main (gdb) b *main (gdb) b *0x804835c (gdb) d
s, n	s: 执行一行源程序代码，如果此行代码中有函数调用，则进入该函数； n: 执行一行源程序代码，此行代码中的函数调用也一并执行。 s 相当于其它调试器中的“Step Into (单步跟踪进入)”； n 相当于其它调试器中的“Step Over (单步跟踪)”。 这两个命令必须在有源代码调试信息的情况下才可以使用（GCC编译时使用“-g”参数）。	(gdb) s (gdb) n
si, ni	si命令类似于s命令，ni命令类似于n命令。所不同的是，这两个命令（si/ni）所针对的是汇编指令，而s/n针对的是源代码。	(gdb) si (gdb) ni
p <变量名称>	Print的简写，显示指定变量（临时变量或全局变量）的值。	(gdb) p i (gdb) p nGlobalVar
display ... undisplay <编号>	display，设置程序中断后欲显示的数据及其格式。 例如，如果希望每次程序中断后可以看到即将被执行的下一条汇编指令，可以使用命令 “display /i $pc” 其中 $pc 代表当前汇编指令，/i 表示以十六进行显示。当需要关心汇编代码时，此命令相当有用。 undispaly，取消先前的display设置，编号从1开始递增。	(gdb) display /i $pc (gdb) undisplay 1
i	Info的简写，用于显示各类信息，详情请查阅“help i”。	(gdb) i r
q	Quit的简写，退出GDB调试环境。	(gdb) q
help [命令名称]	GDB帮助命令，提供对GDB名种命令的解释说明。 如果指定了“命令名称”参数，则显示该命令的详细说明；如果没有指定参数，则分类显示所有GDB命令，供用户进一步浏览和查询。	(gdb) help display

　

废话不多说，下面开始实践。

先给出一个示例用的小程序，C语言代码，简单的不能再简单了：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

//此程序仅作为“GDB十分钟教程”的示例代码, by liigo //Email: [email protected] //blog: http://blog.csdn.net/liigo //WebSite: www.liigo.com  #include <stdio.h> int nGlobalVar = 0; int tempFunction(int a, int b) {     printf("tempFunction is called, a = %d, b = %d /n", a, b);     return (a + b); } int main() {     int n;     n = 1;     n++;     n--;     nGlobalVar += 100;     nGlobalVar -= 12;     printf("n = %d, nGlobalVar = %d /n", n, nGlobalVar);     n = tempFunction(1, 2);     printf("n = %d", n);     return 0; }

请将此代码复制出来并保存到文件 gdb-sample.c 中，然后切换到此文件所在目录，用GCC编译之：

gcc gdb-sample.c -o gdb-sample -g

在上面的命令行中，使用 -o 参数指定了编译生成的可执行文件名为 gdb-sample，使用参数 -g 表示将源代码信息编译到可执行文件中。如果不使用参数 -g，会给后面的GDB调试造成不便。当然，如果我们没有程序的源代码，自然也无从使用 -g 参数，调试/跟踪时也只能是汇编代码级别的调试/跟踪。

下面“gdb”命令启动GDB，将首先显示GDB说明，不管它：

GNU gdb Red Hat Linux (5.3post-0.20021129.18rh) Copyright 2003 Free Software Foundation, Inc. GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions. Type "show copying" to see the conditions. There is absolutely no warranty for GDB. Type "show warranty" for details. This GDB was configured as "i386-redhat-linux-gnu". (gdb)

上面最后一行“(gdb) ”为GDB内部命令引导符，等待用户输入GDB命令。

下面使用“file”命令载入被调试程序 gdb-sample（这里的 gdb-sample 即前面 GCC 编译输出的可执行文件）：

(gdb) file gdb-sample Reading symbols from gdb-sample...done.

上面最后一行提示已经加载成功。

下面使用“r”命令执行（Run）被调试文件，因为尚未设置任何断点，将直接执行到程序结束：

(gdb) r Starting program: /home/liigo/temp/test_jmp/test_jmp/gdb-sample n = 1, nGlobalVar = 88 tempFunction is called, a = 1, b = 2 n = 3 Program exited normally.

下面使用“b”命令在 main 函数开头设置一个断点（Breakpoint）：

(gdb) b main Breakpoint 1 at 0x804835c: file gdb-sample.c, line 19.

上面最后一行提示已经成功设置断点，并给出了该断点信息：在源文件 gdb-sample.c 第19行处设置断点；这是本程序的第一个断点（序号为1）；断点处的代码地址为 0x804835c（此值可能仅在本次调试过程中有效）。回过头去看源代码，第19行中的代码为“n = 1”，恰好是 main 函数中的第一个可执行语句（前面的“int n;”为变量定义语句，并非可执行语句）。

再次使用“r”命令执行（Run）被调试程序：

(gdb) r Starting program: /home/liigo/temp/gdb-sample Breakpoint 1, main () at gdb-sample.c:19 19 n = 1;

程序中断在gdb-sample.c第19行处，即main函数是第一个可执行语句处。

上面最后一行信息为：下一条将要执行的源代码为“n = 1;”，它是源代码文件gdb-sample.c中的第19行。

下面使用“s”命令（Step）执行下一行代码（即第19行“n = 1;”）：

(gdb) s 20 n++;

上面的信息表示已经执行完“n = 1;”，并显示下一条要执行的代码为第20行的“n++;”。

既然已经执行了“n = 1;”，即给变量 n 赋值为 1，那我们用“p”命令（Print）看一下变量 n 的值是不是 1 ：

(gdb) p n $1 = 1

果然是 1。（$1大致是表示这是第一次使用“p”命令——再次执行“p n”将显示“$2 = 1”——此信息应该没有什么用处。）

下面我们分别在第26行、tempFunction 函数开头各设置一个断点（分别使用命令“b 26”“b tempFunction”）：

(gdb) b 26 Breakpoint 2 at 0x804837b: file gdb-sample.c, line 26. (gdb) b tempFunction Breakpoint 3 at 0x804832e: file gdb-sample.c, line 12.

使用“c”命令继续（Continue）执行被调试程序，程序将中断在第二个断点（26行），此时全局变量 nGlobalVar 的值应该是 88；再一次执行“c”命令，程序将中断于第三个断点（12行，tempFunction 函数开头处），此时tempFunction 函数的两个参数 a、b 的值应分别是 1 和 2：

(gdb) c Continuing. Breakpoint 2, main () at gdb-sample.c:26 26 printf("n = %d, nGlobalVar = %d /n", n, nGlobalVar); (gdb) p nGlobalVar $2 = 88 (gdb) c Continuing. n = 1, nGlobalVar = 88 Breakpoint 3, tempFunction (a=1, b=2) at gdb-sample.c:12 12 printf("tempFunction is called, a = %d, b = %d /n", a, b); (gdb) p a $3 = 1 (gdb) p b $4 = 2

上面反馈的信息一切都在我们预料之中，哈哈~~~

再一次执行“c”命令（Continue），因为后面再也没有其它断点，程序将一直执行到结束：

(gdb) c Continuing. tempFunction is called, a = 1, b = 2 n = 3 Program exited normally.

　

有时候需要看到编译器生成的汇编代码，以进行汇编级的调试或跟踪，又该如何操作呢？

这就要用到display命令“display /i $pc”了（此命令前面已有详细解释）：

(gdb) display /i $pc (gdb)

此后程序再中断时，就可以显示出汇编代码了：

(gdb) r Starting program: /home/liigo/temp/test_jmp/test_jmp/gdb-sample Breakpoint 1, main () at gdb-sample.c:19 19 n = 1; 1: x/i $pc 0x804835c : movl $0x1,0xfffffffc(%ebp)

看到了汇编代码，“n = 1;”对应的汇编代码是“movl $0x1,0xfffffffc(%ebp)”。

并且以后程序每次中断都将显示下一条汇编指定（“si”命令用于执行一条汇编代码——区别于“s”执行一行C代码）：

(gdb) si 20 n++; 1: x/i $pc 0x8048363 : lea 0xfffffffc(%ebp),%eax (gdb) si 0x08048366 20 n++; 1: x/i $pc 0x8048366 : incl (%eax) (gdb) si 21 n--; 1: x/i $pc 0x8048368 : lea 0xfffffffc(%ebp),%eax (gdb) si 0x0804836b 21 n--; 1: x/i $pc 0x804836b : decl (%eax) (gdb) si 23 nGlobalVar += 100; 1: x/i $pc 0x804836d : addl $0x64,0x80494fc

　

接下来我们试一下命令“b *<函数名称>”。

为了更简明，有必要先删除目前所有断点（使用“d”命令——Delete breakpoint）：

(gdb) d Delete all breakpoints? (y or n) y (gdb)

当被询问是否删除所有断点时，输入“y”并按回车键即可。

下面使用命令“b *main”在 main 函数的 prolog 代码处设置断点（prolog、epilog，分别表示编译器在每个函数的开头和结尾自行插入的代码）：

(gdb) b *main Breakpoint 4 at 0x804834c: file gdb-sample.c, line 17. (gdb) r The program being debugged has been started already. Start it from the beginning? (y or n) y Starting program: /home/liigo/temp/test_jmp/test_jmp/gdb-sample Breakpoint 4, main () at gdb-sample.c:17 17 { 1: x/i $pc 0x804834c : push %ebp (gdb) si 0x0804834d 17 { 1: x/i $pc 0x804834d : mov %esp,%ebp (gdb) si 0x0804834f in main () at gdb-sample.c:17 17 { 1: x/i $pc 0x804834f : sub $0x8,%esp (gdb) si 0x08048352 17 { 1: x/i $pc 0x8048352 : and $0xfffffff0,%esp (gdb) si 0x08048355 17 { 1: x/i $pc 0x8048355 : mov $0x0,%eax (gdb) si 0x0804835a 17 { 1: x/i $pc 0x804835a : sub %eax,%esp (gdb) si 19 n = 1; 1: x/i $pc 0x804835c : movl $0x1,0xfffffffc(%ebp)

此时可以使用“i r”命令显示寄存器中的当前值———“i r”即“Infomation Register”：

(gdb) i r eax 0xbffff6a4 -1073744220 ecx 0x42015554 1107383636 edx 0x40016bc8 1073834952 ebx 0x42130a14 1108544020 esp 0xbffff6a0 0xbffff6a0 ebp 0xbffff6a8 0xbffff6a8 esi 0x40015360 1073828704 edi 0x80483f0 134513648 eip 0x8048366 0x8048366 eflags 0x386 902 cs 0x23 35 ss 0x2b 43 ds 0x2b 43 es 0x2b 43 fs 0x0 0 gs 0x33 51

当然也可以显示任意一个指定的寄存器值：

(gdb) i r eax eax 0xbffff6a4 -1073744220

　

最后一个要介绍的命令是“q”，退出（Quit）GDB调试环境：

(gdb) q The program is running. Exit anyway? (y or n) y

 

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