使用gdb调试程序详解和GCC参数详解

熟练使用gdb是一个linux下开发人员必备的一项技能，我们由浅入深的学习一下gdb的强大功能。
一.gdb简单介绍
名称

    gdb - GNU Debugger

提要

    gdb [-help] [-nx] [-q] [-batch] [-cd=dir] [-f] [-b bps]
        [-tty=dev] [-s symfile] [-e prog] [-se prog] [-c
        core] [-x cmds] [-d dir] [prog[core|procID]]

描述
    调试器（如GDB）的目的是允许你在程序运行时进入到某个程序内部去看看该程序在做什么，或者在该程序崩溃时它在做什么。

GDB主要可以做4大类事（加上一些其他的辅助工作），以帮助用户在程序运行过程中发现bug。
    o  启动您的程序，并列出可能会影响它运行的一些信息
    o  使您的程序在特定条件下停止下来
    o  当程序停下来的时候，检查发生了什么（简单来说，就是当在打开了core文件限制后，gdb能够调试core文件来定位程序出现问题的地方）
    o  对程序做出相应的调整，这样您就能尝试纠正一个错误并继续发现其它错误

二.gdb的启动
一般来说GDB主要调试的是C/C++的程序。要调试C/C++的程序，首先 在编译时，我们必须要把调试信息加到可执行文件中。使用编译器（ cc/gcc/g++）的 -g 参数可以做到这一点。如：

gcc -g hello.c -o hello 
g++ -g hello.cpp -o hello

如果没有-g，你将看不见程序的函数名、变量名，所代替的全是运行 时的内存地址。
启动GDB的方法有以下几种：

    1、gdb <program> program也就是你的执行文件，一般在当然目录下。
    2、gdb <program> core 用gdb同时调试一个运行程序和core文件，core是程序非法执行后core dump后产生的文件。
    3、gdb <program> <PID> 如果你的程序是一个服务程序，那么你可以指定这个服务程序运行时 的进程ID。gdb会自动attach上去，并调试他。program应该在PATH环 境变量中搜索得到。

GDB启动时，可以加上一些GDB的启动开关，详细的开关可以用gdb -help查看。我在下面只例举一些比较常用的参数：

-help (-h)
      列出所有选项，并附简要说明。
-symbols=file (-s file)
      读出文件（file）中的符号表。
-write
      开通(enable)往可执行文件和核心文件写的权限。
-exec=file (-e file)
      在适当时候把File作为可执行的文件执行，来检测与core dump结合的数据。
－se File
      从File读取符号表并把它作为可执行文件。
－core File (-c File)
      把File作为core dump来执行。
－directory=Directory (-d Directory)
      把Dicrctory加入源文件搜索的路径中。
-cd=Directory
      运行GDB,使用Directory作为它的工作目录,取代当前工作目录.

三.gdb的命令字介绍
我们简要介绍一下在gdb调试中需要用到的命令字

file [filename]
      装入想要调试的可执行文件
kill [filename]
      终止正在调试的程序
break [file:]function
      在(file文件的)function函数中设置一个断点
clear
      删除一个断点，这个命令需要指定代码行或者函数名作为参数
run [arglist]
      运行您的程序 (如果指定了arglist,则将arglist作为参数运行程序)
bt Backtrace
      显示程序堆栈信息
print expr
      打印表达式的值
continue
      继续运行您的程序 (在停止之后，比如在一个断点之后)
list
      列出产生执行文件的源代码的一部分
next
      单步执行 (在停止之后); 跳过函数调用（与step相对应，step会进入函数内部）
nexti
      执行下一行的源代码中的一条汇编指令
set
      设置变量的值。例如：set nval=54 将把54保存到nval变量中；设置输入参数也可以通过这个命令(例如当三个入参分别为a、b、c的话，set args a b c)
step
      单步执行 (在停止之后); 进入函数调用
stepi
      继续执行程序下一行源代码中的汇编指令。如果是函数调用，这个命令将进入函数的内部，单步执行函数中的汇编代码
watch
      使你能监视一个变量的值而不管它何时被改变
rwatch
      指定一个变量，如果这个变量被读，则暂停程序运行，在调试器中显示信息，并等待下一个调试命令。参考rwatch和watch命令
awatch
      指定一个变量，如果这个变量被读或者被写，则暂停程序运行，在调试器中显示信息，并等待下一个调试命令。参考rwatch和watch命令
Ctrl-C
      在当前位置停止执行正在执行的程序，断点在当前行
disable
      禁止断点功能，这个命令需要禁止的断点在断点列表索引值作为参数
display
      在断点的停止的地方，显示指定的表达式的值。(显示变量)
undisplay
      删除一个display设置的变量显示。这个命令需要将display list中的索引做参数
enable
      允许断点功能，这个命令需要允许的断点在断点列表索引值作为参数
finish
      继续执行，直到当前函数返回
ignore
      忽略某个断点制定的次数。例：ignore 4 23 忽略断点4的23次运行，在第24次的时候中断
info [name]
      查看name信息
load
      动态载入一个可执行文件到调试器
xbreak
      在当前函数的退出的点上设置一个断点
whatis
      显示变量的值和类型
ptype
      显示变量的类型
return
      强制从当前函数返回
txbreak
      在当前函数的退出的点上设置一个临时的断点(只可使用一次)
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
help [name]
      显示GDB命令的信息，或者显示如何使用GDB的总体信息
quit
      退出gdb.

四.gdb调试程序实例

源程序：tst.c

#include <stdio.h>
int func(int n)
{
    int sum=0,i;
    for(i=0; i<n; i++)
    {
        sum+=i;
    }
    return sum;
}
void main()
{
    int i; long result = 0;
    for(i=1; i<=100; i++)
    {
        result += i;
    }
    printf("result[1-100] = %d \n", result );
    printf("result[1-250] = %d \n", func(250) );
}

编译生成执行文件：（Linux下）

gcc -g tst.c -o tst

使用GDB调试：

hchen/test>gdb tst <---------- 启动GDB
GNU gdb 5.1.1
Copyright 2002 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-suse-linux"...
(gdb) l <-------------------- l命令相当于list，从第一行开始例出原码。
1 #include <stdio.h>
2
3 int func(int n)
4 {
5 int sum=0,i;
6 for(i=0; i<n; i++)
7 {
8 sum+=i;
9 }
10 return sum;
(gdb) <-------------------- 直接回车表示，重复上一次命令
11 }
12
13
14 main()
15 {
16 int i;
17 long result = 0;
18 for(i=1; i<=100; i++)
19 {
20 result += i;
(gdb) break 16 <-------------------- 设置断点，在源程序第16行处。
Breakpoint 1 at 0x8048496: file tst.c, line 16.
(gdb) break func <-------------------- 设置断点，在函数func()入口处。
Breakpoint 2 at 0x8048456: file tst.c, line 5.
(gdb) info break <-------------------- 查看断点信息。
Num Type Disp Enb Address What
1 breakpoint keep y 0x08048496 in main at tst.c:16
2 breakpoint keep y 0x08048456 in func at tst.c:5
(gdb) r <--------------------- 运行程序，run命令简写
Starting program: /home/hchen/test/tst
Breakpoint 1, main () at tst.c:17 <---------- 在断点处停住。
17 long result = 0;
(gdb) n <--------------------- 单条语句执行，next命令简写。
18 for(i=1; i<=100; i++)
(gdb) n
20 result += i;
(gdb) n
18 for(i=1; i<=100; i++)
(gdb) n
20 result += i;
(gdb) c <--------------------- 继续运行程序，continue命令简写。
Continuing.
result[1-100] = 5050 <----------程序输出。
Breakpoint 2, func (n=250) at tst.c:5
5 int sum=0,i;
(gdb) n
6 for(i=1; i<=n; i++)
(gdb) p i <--------------------- 打印变量i的值，print命令简写。
$1 = 134513808
(gdb) n
8 sum+=i;
(gdb) n
6 for(i=1; i<=n; i++)
(gdb) p sum
$2 = 1
(gdb) n
8 sum+=i;
(gdb) p i
$3 = 2
(gdb) n
6 for(i=1; i<=n; i++)
(gdb) p sum
$4 = 3
(gdb) bt <--------------------- 查看函数堆栈。
#0 func (n=250) at tst.c:5
#1 0x080484e4 in main () at tst.c:24
#2 0x400409ed in __libc_start_main () from /lib/libc.so.6
(gdb) finish <--------------------- 退出函数。
Run till exit from #0 func (n=250) at tst.c:5
0x080484e4 in main () at tst.c:24
24 printf("result[1-250] = %d \n", func(250) );
Value returned is $6 = 31375
(gdb) c <--------------------- 继续运行。
Continuing.
result[1-250] = 31375 <----------程序输出。
Program exited with code 027. <--------程序退出，调试结束。
(gdb) q <--------------------- 退出gdb。

五.gdb调试core文件实例
假设一个程序a.out 生成了一个 core 文件，那么可以通过如下命令来进入调试：

gdb a.out core

当然如果core文件和a.out没有在同一个目录，也可以直接

gdb -c core

这种情况下gdb是找不到符号表的，所以需要在进入gdb之后通过

file a.out （a.out代表路径）

来载入符号表，不管是哪一种方式，进入调试界面之后，按下where或者bt就可以看见出错的堆栈情况。

==========================================================

GCC 参数详解

[介绍] 
gcc and g++分别是gnu的c & c++编译器 gcc/g++在执行编译工作的时候，总共需要4步 

1.预处理,生成.i的文件[预处理器cpp] 
2.将预处理后的文件不转换成汇编语言,生成文件.s[编译器egcs] 
3.有汇编变为目标代码(机器代码)生成.o的文件[汇编器as] 
4.连接目标代码,生成可执行程序[链接器ld] 
[参数详解] 
-x language filename 
　 设定文件所使用的语言,使后缀名无效,对以后的多个有效.也就是根据约定C语言的后缀名称是.c的，而C++的后缀名是.C或者.cpp,如果你很个性，决定你的C代码文件的后缀名是.pig 哈哈，那你就要用这个参数,这个参数对他后面的文件名都起作用，除非到了下一个参数的使用。 
　　可以使用的参数吗有下面的这些 
　　`c', `objective-c', `c-header', `c++', `cpp-output', `assembler', and `assembler-with-cpp'. 
　　看到英文，应该可以理解的。 
　　例子用法: 
　　gcc -x c hello.pig 
　　 
-x none filename 
　　关掉上一个选项，也就是让gcc根据文件名后缀，自动识别文件类型 
　　例子用法: 
　　gcc -x c hello.pig -x none hello2.c 
　　 
-c 
　　只激活预处理,编译,和汇编,也就是他只把程序做成obj文件 
　　例子用法: 
　　gcc -c hello.c 
　　他将生成.o的obj文件 
-S 
　　只激活预处理和编译，就是指把文件编译成为汇编代码。 
　　例子用法 
　　gcc -S hello.c 
　　他将生成.s的汇编代码，你可以用文本编辑器察看 
-E 
　　只激活预处理,这个不生成文件,你需要把它重定向到一个输出文件里面. 
　　例子用法: 
　　gcc -E hello.c > pianoapan.txt 
　　gcc -E hello.c | more 
　　慢慢看吧,一个hello word 也要与处理成800行的代码 
-o 
　　制定目标名称,缺省的时候,gcc 编译出来的文件是a.out,很难听,如果你和我有同感，改掉它,哈哈 
　　例子用法 
　　gcc -o hello hello.c
　　gcc -o hello.asm -S hello.c 
-pipe 
　　使用管道代替编译中临时文件,在使用非gnu汇编工具的时候,可能有些问题 
　　gcc -pipe -o hello.exe hello.c 
-ansi 
　　关闭gnu c中与ansi c不兼容的特性,激活ansi c的专有特性(包括禁止一些asm inline typeof关键字,以及UNIX,vax等预处理宏, 
-fno-asm 
　　此选项实现ansi选项的功能的一部分，它禁止将asm,inline和typeof用作关键字。 
　　　　 
-fno-strict-prototype 
　　只对g++起作用,使用这个选项,g++将对不带参数的函数,都认为是没有显式的对参数的个数和类型说明,而不是没有参数. 
　　而gcc无论是否使用这个参数,都将对没有带参数的函数,认为城没有显式说明的类型 

　　 
-fthis-is-varialble 
　　就是向传统c++看齐,可以使用this当一般变量使用. 
　　 
-fcond-mismatch 
　　允许条件表达式的第二和第三参数类型不匹配,表达式的值将为void类型 
　　 
-funsigned-char 
-fno-signed-char 
-fsigned-char 
-fno-unsigned-char 
　　这四个参数是对char类型进行设置,决定将char类型设置成unsigned char(前两个参数)或者 signed char(后两个参数) 
　　 
-include file 
　　包含某个代码,简单来说,就是便以某个文件,需要另一个文件的时候,就可以用它设定,功能就相当于在代码中使用#include<filename> 
　　例子用法: 
　　gcc hello.c -include /root/pianopan.h 
　　 
-imacros file 
　　将file文件的宏,扩展到gcc/g++的输入文件,宏定义本身并不出现在输入文件中 
　　 
-Dmacro 
　　相当于C语言中的#define macro 
　　 
-Dmacro=defn 
　　相当于C语言中的#define macro=defn 
　　 
-Umacro 
　　相当于C语言中的#undef macro 
-undef 
　　取消对任何非标准宏的定义 
　　 
-Idir 
　　在你是用#include"file"的时候,gcc/g++会先在当前目录查找你所制定的头文件,如果没有找到,他回到缺省的头文件目录找,如果使用-I制定了目录,他 
　　回先在你所制定的目录查找,然后再按常规的顺序去找. 
　　对于#include<file>,gcc/g++会到-I制定的目录查找,查找不到,然后将到系统的缺省的头文件目录查找 
　　 
-I- 
　　就是取消前一个参数的功能,所以一般在-Idir之后使用 
　　 
-idirafter dir 
　　在-I的目录里面查找失败,讲到这个目录里面查找. 
　　 
-iprefix prefix 
-iwithprefix dir 
　　一般一起使用,当-I的目录查找失败,会到prefix+dir下查找 
　　 
-nostdinc 
　　使编译器不再系统缺省的头文件目录里面找头文件,一般和-I联合使用,明确限定头文件的位置 
　　 
-nostdin C++ 
　　规定不在g++指定的标准路经中搜索,但仍在其他路径中搜索,.此选项在创libg++库使用 
　　 
-C 
　　在预处理的时候,不删除注释信息,一般和-E使用,有时候分析程序，用这个很方便的 
　　 
-M 
　　生成文件关联的信息。包含目标文件所依赖的所有源代码你可以用gcc -M hello.c来测试一下，很简单。 
　　 
-MM 
　　和上面的那个一样，但是它将忽略由#include<file>造成的依赖关系。 
　　 
-MD 
　　和-M相同，但是输出将导入到.d的文件里面 
　　 
-MMD 
　　和-MM相同，但是输出将导入到.d的文件里面 
　　 
-Wa,option 
　　此选项传递option给汇编程序;如果option中间有逗号,就将option分成多个选项,然后传递给会汇编程序 
　　 
-Wl.option 
　　此选项传递option给连接程序;如果option中间有逗号,就将option分成多个选项,然后传递给会连接程序. 
　　 
-llibrary 
　　制定编译的时候使用的库 
　　例子用法 
　　gcc -lcurses hello.c 
　　使用ncurses库编译程序 
　　 
-Ldir 
　　制定编译的时候，搜索库的路径。比如你自己的库，可以用它制定目录，不然编译器将只在标准库的目录找。这个dir就是目录的名称。 
　　 
-O0 
-O1 
-O2 
-O3 
　　编译器的优化选项的4个级别，-O0表示没有优化,-O1为缺省值，-O3优化级别最高　 
　 　　 
-g 
　　只是编译器，在编译的时候，产生调试信息。 
　　 
-gstabs 
　　此选项以stabs格式声称调试信息,但是不包括gdb调试信息. 
　　 
-gstabs+ 
　　此选项以stabs格式声称调试信息,并且包含仅供gdb使用的额外调试信息. 
　　 
-ggdb 
　　此选项将尽可能的生成gdb的可以使用的调试信息. 
-static 
　　此选项将禁止使用动态库，所以，编译出来的东西，一般都很大，也不需要什么动态连接库，就可以运行. 
-share 
　　此选项将尽量使用动态库，所以生成文件比较小，但是需要系统由动态库. 
-traditional 
　　试图让编译器支持传统的C语言特性 

-Gcc man page 
　　 
**********运行 gcc/egcs*********************** 
　　GCC 是 GNU 的 C 和 C++ 编译器。实际上，GCC 能够编译三种语言：C、C++ 和 Object C（C 语言的一种面向对象扩展）。利用 gcc 命令可同时编译并连接 C 和 C++源程序。 
　　如果你有两个或少数几个 C 源文件，也可以方便地利用 GCC 编译、连接并生成可执行文件。例如，假设你有两个源文件 main.c 和 factorial.c 两个源文件，现在要编译生成一个计算阶乘的程序。 
代码: 
----------------------- 
清单 factorial.c 
----------------------- 
int factorial (int n) 
{ 
　　if (n <= 1) 
　　　return 1; 
　　else 
　　　return factorial (n - 1) * n; 
} 
----------------------- 
清单 main.c 
----------------------- 
#include　<stdio.h> 
#include　<unistd.h> 
int factorial (int n); 
int main (int argc, char **argv) 
{ 
　　int n; 
　　if (argc < 2) 
　　{ 
　　　　printf ("Usage: %s n\n", argv [0]); 
　　　　return -1; 
　　} 
　　else 
　　{ 
　　　n = atoi (argv[1]); 
　　　printf ("Factorial of %d is %d.\n", n, factorial (n)); 
　　 } 
　　return 0; 
} 
----------------------- 
利用如下的命令可编译生成可执行文件，并执行程序： 
$ gcc -o factorial main.c factorial.c 
$ ./factorial 5 
Factorial of 5 is 120. 
　　GCC 可同时用来编译 C 程序和 C++ 程序。一般来说，C 编译器通过源文件的后缀名来判断是 C 程序还是 C++ 程序。在 Linux 中，C 源文件的后缀名为 .c，而 C++ 源文件的后缀名为 .C 或 .cpp。但是，gcc 命令只能编译 C++ 源文件，而不能自动和 C++ 程序使用的库连接。因此，通常使用 g++ 命令来完成 C++ 程序的编译和连接，该程序会自动调用 gcc 实现编译。假设我们有一个如下的 C++ 源文件（hello.C）： 
#include <iostream> 
void main (void) 
{ 
　　cout << "Hello, world!" << endl; 
} 
则可以如下调用 g++ 命令编译、连接并生成可执行文件： 
$ g++ -o hello hello.C 
$ ./hello 
Hello, world! 
**********************gcc/egcs 的主要选项********* 
gcc 命令的常用选项 
选项 解释 
-ansi 只支持 ANSI 标准的 C 语法。这一选项将禁止 GNU C 的某些特色，例如 asm 或 typeof 关键词。 
-c 只编译并生成目标文件。 
-DMACRO 以字符串“1”定义 MACRO 宏。 
-DMACRO=DEFN 以字符串“DEFN”定义 MACRO 宏。 
-E 只运行 C 预编译器。 
-g 生成调试信息。GNU 调试器可利用该信息。 
-IDIRECTORY 指定额外的头文件搜索路径DIRECTORY。 
-LDIRECTORY 指定额外的函数库搜索路径DIRECTORY。 
-lLIBRARY 连接时搜索指定的函数库LIBRARY。 
-m486 针对 486 进行代码优化。 
-o FILE 生成指定的输出文件。用在生成可执行文件时。 
-O0 不进行优化处理。 
-O 或 -O1 优化生成代码。 
-O2 进一步优化。 
-O3 比 -O2 更进一步优化，包括 inline 函数。 
-shared 生成共享目标文件。通常用在建立共享库时。 
-static 禁止使用共享连接。 
-UMACRO 取消对 MACRO 宏的定义。 
-w 不生成任何警告信息。 
-Wall 生成所有警告信息。

参考：
http://www.vimer.cn/?p=463
http://www.cppblog.com/seman/archive/2005/11/30/1440.html