GDB的使用

目录

1. 什么是gdb

2. gdb的使用

2.1 生成调试信息

2.2 gdb的基本用法

2.2.1 启动gdb

2.2.2 gdb退出

2.2.3 列出源码

2.2.4 运行程序

2.2.5 断点

2.2.6 逐过程调试和单步调试 

2.2.7 显示变量的值

2.2.8 修改变量的值 

2.2.9 跳转到指定的行

2.2.10 跳到下一个断点

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1. 什么是gdb

gdb是一个调试器，能够帮助开发人员诊断和修复程序中的错误

gdb可以在程序运行时暂停程序并检查程序状态，例如检查变量的值、执行栈跟踪和查看内存内容，并且gdb支持多种编程语言，包括C、C ++、Objective-C、Fortran和Ada等。gdb也可以在终端命令行中使用，也可以与多种集成开发环境（IDE）集成使用。gdb是一个强大而灵活的工具，可用于调试各种类型的程序，从简单的命令行应用程序到复杂的多线程网络应用程序都能够通过gdb调试

gdb具有如下优点：

1. 能够在程序运行时暂停，检查程序状态，有助于诊断和修复程序中的错误
2. 支持多种编程语言，包括C、C ++、Objective-C、Fortran和Ada等
3. 具有强大的功能，如检查变量的值、执行栈跟踪和查看内存内容等
4. 可以与多种集成开发环境（IDE）集成使用，提高开发效率
5. gdb是开源软件，可以在多个平台上免费使用
6. gdb支持远程调试，可以在远程计算机上调试程序
7. gdb具有良好的文档和社区支持，有很多的教程和示例可供参考

报错解决：

如果在后续使用gdb时出现如下报错

Missing separate debuginfos, use: debuginfo-install glibc-2.17-326.el7_9.x86_64

解决方法如下：

1. sudo vim /etc/yum.repos.d/CentOS-Debuginfo.repo 
2. 将下面内容粘贴进去

   [base-debuginfo]
   name=CentOS-$releasever - DebugInfo
   baseurl=http://debuginfo.centos.org/$releasever/$basearch/
   gpgcheck=0
   enabled=0
   protect=1
   priority=1

3. enabled=0 改成 enabled=1 保存退出
4. sudo yum install glibc yum-utils
5. debuginfo-install glibc-2.17-326.el7_9.x86_64 libgcc-4.8.5-44.el7.x86_64
6. 问题解决

2. gdb的使用

2.1 生成调试信息

Linux下的ELF可执行目标文件由一系列的section组成，其中有一个section为.debug，.debug节通常是一些调试工具（如gdb）使用的关键节之一，它们可以解析这些信息以提供调试信息和帮助调试程序

在Linux下，程序的发布方式有两种，debug模式和release模式，通过gcc/g++编译形成的可执行文件默认是release模式的，也就是说不能够进行调试，因此要使用gdb调试，必须在源代码生成二进制程序的时候, 加上 -g 选项，才会在生成的可执行目标文件中带上.debug节

对于已经生成的源文件，可以通过下面的命令查看目标文件中的信息

readelf -S [filename] | grep -i debug
// readelf 用于读取和显示 ELF (Executable and Linkable Format) 文件信息
// -S 显示 ELF 文件的所有节（section）的信息

// grep -i 选项表示忽略大小写

以下面的test.c文件为示例

#include 

// 求 0-n 的和
int AddToN(int n)
{
    int res = 0;
    for (int i = 0; i <= n; i++)
    {
        res += i;
    }

    return res;
}

int main()
{
    int n, res;
    scanf("%d", &n);
    res = AddToN(n);

    printf("res: %d\n", res);
    return 0;
}

gcc test.c -o test 生成 test文件，readelf后发现没有用于调试的.debug section

接下来在编译时带上 -g 选项，会发现生成的test.debug文件大小明显更大

这些内容就是调试信息，因此在使用gdb进行调试前，一定要确保在编译时带上 -g 选项  

2.2 gdb的基本用法

gdb可以在终端命令行中使用，也可以与多种集成开发环境（IDE）集成使用，这里只介绍在命令行中的基本使用

2.2.1 启动gdb

直接在命令行上输入gdb，后面接上要调试的文件名即可 

gdb binFile

启动gdb成功之后，最后一行信息显示如下，说明调试信息读取成功，可以进行调试 

Reading symbols from /home/hqs/code/April/3/test.debug...done.

2.2.2 gdb退出

ctrl + d 或 输入 quit 后按回车

2.2.3 列出源码

list 列出当前文件的源代码，默认列出前10行 (list 可以简写为 l)

选项
list [n], +：从指定行号n开始，列出该行后面的源代码
list [function_name]：列出指定函数的源代码
list [sline], [eline]：列出指定行号范围内的源代码，比如list 10 20 显示10-20行之间的代码
list -：列出上一个list命令列出的源代码的下一部分
list +：列出当前行后面的源代码

如果想要从第一行开始打印，可以使用以下命令，一次默认打印10行

list 1

如果要继续往后看，可以使用 list + 命令或者直接按回车，因为gdb会记住你上一次的操作，当你没有输入时按回车，gdb就重复你上一次的操作，这里就是list，会自动将后10行的内容显示出来

查看第n行的源代码可以用下面的命令，gdb会以n为中心，显示出前5行和后4行代码，共计10行

list n

2.2.4 运行程序

要运行程序，直接输入run即可，程序会一直运行到断点处停下来，如果没有断点则直接运行结束

run (简写为 r)

还有另外一组命令可以在gdb中运行程序 

start：启动程序并停在程序的入口处
continue：继续运行程序

2.2.5 断点

 新增断点

直接run会运行到程序退出不方便调试，为了利于调试和观察我们需要在程序的某些地方加上断点，好让程序在一个便于观察的地方停下来，使用的命令如下linenum是要设置断点的行号

break linemun (break简写为 b)
b 10 就是在第10行设置一个断点

设置好断点后可以查看已经设置的断点，命令如下

info break (简写为 info b)

 删除断点

delete n (delete简写为 d，n表示断点编号，因此通常配合info来使用)
d 2 表示删除第二个断点

在打断点时，gdb会默认给每一个断点一个编号，因此在删除断点的时候，只能根据编号删除

 打开和关闭断点

disable breakpoint_number (breakpoint_number 是要关闭的断点编号)
enable breakpoint_number  (breakpoint_number 是要打开的断点编号)

关闭断点不等于删除断点，它跟类似于将这个断点暂时禁用，以后有需要可以随时打开它，所以在info b时还能够看到这个断点存在的信息，之不过其Enb字段由 y(yes) 变成了 n(no) 

2.2.6 逐过程调试和单步调试 

在完成了断点的设置后，就可以让程序停在断点处，然后一步一步调试来观察程序，这里可以分为两种方式

逐过程

逐过程调试会执行下一行，当遇到函数调用时，会一次性执行完该函数，也就是说不会进到函数体内部，其命令为

next (简写为 n)

这里将断点打在第19行，输入r运行，程序停在第19行，按下n直接跳转到第20行 

单步调试(逐语句)

单步调试时同样会执行下一行，当遇到函数调用时，会进入改函数体内部，其命令为

step (简写为 s)

调用堆栈

在单步调试时，可以从一个函数体内部进到另一个函数体内部，此时我们所处的栈帧位置也发生了变化，如果需要查看堆栈信息，可以使用如下命令

backtrace (简写为 bt)

结束堆栈

当进入到另一个函数体之后，如果想跳出这个函数体回到调用的地方，使用如下命令

finish

2.2.7 显示变量的值

临时查看

当需要查看变量的值时，有如下一些做法

print (简写为 p)

1. 在gdb中启动程序并进入调试模式

2. 在程序执行到需要查看变量的位置时，可以使用break或b命令在该位置设置断点

3. 使用run或r命令运行程序，程序将在断点处停止

4. 使用print或p命令查看变量的值

查看变量：

print var_name    // var_name是要查看的变量名称

查看数组或结构体变量的值：

print *array@len   // 显示数组array的前len个元素的值
print struct_name  // 显示结构体struct_name的成员变量值

查看指针

print *pointer_name // 查看指针指向的值
print pointer_name  // 查看指针本身

长显示

在调试程序时，经常需要反复查看某个变量的值，而不希望每次都输入一遍print命令。这时可以使用gdb的display命令，该命令会在每次程序停止时自动显示指定变量的值 

display

每指定一个变量，这个变量都会带上一个编号，如果要关闭某个变量的长显示，使用下面的命令

undisplay display_number (display_number是使用display命令时分配的编号)

2.2.8 修改变量的值 

当需要对某个变量的值进行修改时，使用如下的命令

set variable_name = new_value 
比如 set i = 10 就是将变量i的值设为10

这里将 i 设为10， 下一步不满足循环条件，直接跳出循环

2.2.9 跳转到指定的行

在调试程序时，有时候需要让程序执行到指定的代码行之前或之后停止，可以使用gdb的until命令

until line_number (line_number是要执行到的行号)
until 15 表示直接跳到15行执行(前面的执行流跑完)

2.2.10 跳到下一个断点

在gdb中，c命令用于继续执行程序，直到下一个断点或程序结束。

continue (简写为 c)

具体操作步骤如下：

1. 在gdb中启动程序并进入调试模式

2. 使用break或b命令设置(多个)断点

3. 使用run或r命令运行程序，程序将在第一个断点处停止

4. 在停止时，可以使用print命令查看变量的值，使用step或s命令逐行执行程序，使用next或n命令跳过函数调用等

5. 如果想要继续执行程序，可以使用c命令