使用gdb调试代码及应用举例

本文章所运行的环境为 Ubuntu 18.04 系统。

一、GDB 简介

• GDB（GNU Debugger）是GNU工程为GNU操作系统开发的调试器，但它的使用不局限于GNU操作系统， GDB可以运行在UNIX、Linux甚至Microsoft Windows。
• GDB可以调试C、C++、Objective-C、Pascal、Ada等语言编写的程序；被调试的程序可以跟GDB运行于同一台电脑，也可运行于不同电脑。
• 使用GDB我们可以：
  – 设置断点使程序停住
  – 监视或修改程序中变量的值
  – 跟踪代码执行过程
• 编译程序时，通过gcc的-g选项为程序添加调试信息，例如：gcc –g –o helloworld helloworld.c

二、GDB 命令集

• file 装入想要调试的可执行文件。
• kill 终止正在调试的程序。
• list 列出产生执行文件的源代码的一部分。
• next 执行一行源代码但不进入函数内部。
• step 执行一行源代码而且进入函数内部。
• run 执行当前被调试的程序。
• c 继续运行程序。
• quit 终止gdb。
• watch 使你能监视一个变量的值而不管它何时被改变。
• backtrace 栈跟踪，查出代码被谁调用。
• print 查看变量的值。
• make 使你能不退出gdb就可以重新产生可执行文件。
• shell 使你能不离开gdb就执行UNIX shell命令。
• whatis 显示变量或函数类型。
• break 在代码里设断点，这将使程序执行到这里时被挂起。
• info break 显示当前断点清单，包括到达断点处的次数等。
• info files 显示被调试文件的详细信息。
• info func 显示所有的函数名称。
• info local 显示当函数中的局部变量信息。
• info prog 显示被调试程序的执行状态。
• delete [n] 删除第n个断点。
• disable [n] 关闭第n个断点。
• enable [n] 开启第n个断点。
• ptype 显示结构定义。
• set variable 设置变量的值。
• call name(args) 调用并执行名为name，参数为args的函数。
• Finish 终止当前函数并输出返回值。
• return value 停止当前函数并返回value给调用者。
• break命令的使用
  • 根据行号设置断点：
    • (gdb) break linenum
  • 根据函数名设置断点:
    • (gdb) break funcname
  • 执行非当前源文件的某行或某函数时停止执行:
    • (gdb) break filename:linenum
    • (gdb) break filename:funcname
  • 根据条件停止程序执行:
    • (gdb) break linenum if expr
    • (gdb) break funcname if expr

三、GDB 调试举例

下面我们就来创建一个 C 文件并用 gdb 调试。
代码：实现对一个整型数的反转功能，比如输入123，则输出321，当输入100时输出结果却正确。使用 gbd 调试器查找出原因。

1）gdb 普通调试

使用 nano 创建 fan.c 文件

注：若没有nano编辑器，可使用命令：sudo apt install nano 安装。

nano fan.c

fan.c：

#include <stdio.h>
void ShowRevertNum(int iNum){
	while (iNum > 10){
		printf("%d", iNum % 10);
		iNum = iNum / 10;
	}
	printf("%d\n", iNum);
}

int main(void){
	int iNum;
	printf("Please input a number :");
	scanf("%d", &iNum);
	printf("After revert : ");
	ShowRevertNum(iNum);
}

使用 gcc 时加上 -g ，表示可用 gdb 调试器。

gcc -o fan -g fan.c

打开 gdb 调试 fan 文件。

gdb fan

列出代码及行号：（小写字母 l）

l

设置断点：（让程序在断点的位置停下来，方便我们进行分析）

b 14				（根据行号设置断点）
b ShowRevertNum		（根据函数名设置断点）
info b				（查看所有断点信息）

接下来执行程序，我们输入100后，可以看见程序停在了第14行，再来查看一下iNum变量的类型。

run
whatis iNum

输入 c 继续执行代码，再打印 iNum 的值。

c
p iNum

单步调试：（一步一步调试，可以配合 p 查看变量值）

n

使用 quit 退出 gdb 调试。

quit

2）段错误调试

简介：
Linux中，程序崩溃时，一般会产生core文件，记录进程退出前的状态，调试段错误问题，借助于该文件，可快速定位问题。

• 可按如下步骤生成和使用core文件
  • Step 1: 让系统产生core文件
    • ulimit –c num #设定core文件容量(num为数字，为0是不产生core文件)
  • Step 2: 运行程序，让程序崩溃，从而生成core文件
  • Step 3: gdb配合core文件，定位问题
    • gdb 程序名 core文件名
    • 比如： gdb segDemo core

实例：
创建 zhi.c 文件。

nano zhi.c

zhi.c：

#include <stdio.h>
int main(void)
{
	int *p=0;
	*p=1;
	return 0;
}

用 gcc 编译 zhi.c，运行程序使程序崩溃，从而生成 core 文件。

gcc -o zhi -g zhi.c
ulimit -c 1000
./zhi

上面图片中 Segmentation fault 意思为段错误，括号里就表示生成了core文件。

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

下面使用 gdb 配合 core 文件定位问题。

gdb zhi core

可以发现，是这个一句代码出现了问题。

四、总结

在调试程序的时候，我们难免会遇到代码出错，可是写了一大堆代码逐条语句的看，是不现实的，也很难发现问题所在，当我们使用 gdb 调试工具时，那工作量可谓是大大降低，所以掌握 gdb 调试应该是每个程序员必备的技能，希望这个博客能对你有帮助，谢谢。

五、参考资料

这个参考资料是我的老师给予我的，我也只是学着做，有兴趣可以看一下：
链接：https://pan.baidu.com/s/1Ndo8oYNcF5XsUYwVjuzuiQ
提取码：92tq