gdb在程序开发中的应用

GDB是GNU开源组织发布的一个强大的UNIX下的程序调试工具，如果你是在 UNIX平台下做软件，你会发现GDB这个调试工具有比VC、BCB的图形化调试器更强大的功能。

一般来说，GDB主要帮助你完成下面五个方面的功能：

1、启动你的程序，可以按照你的自定义的要求随心所欲的运行程序。

2、可让被调试的程序在你所指定的调置的断点处停住。（断点可以是条件表达式）

3、当程序被停住时，可以检查此时你的程序中所发生的事。

4、动态的改变你程序的执行环境。

5、调试程序的段错误（这个功能很好用）

启动gdb

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。或者是进入gdb后，通过attach PID命令，将调试进程加入到gdb中。

gdb启动时常用开关选项-symbols <file> -s <file>从指定文件中读取符号表。-se file从指定文件中读取符号表信息，并把他用在可执行文件中。-core <file> -c <file>调试时core dump的core文件。-directory <directory> -d <directory>加入一个源文件的搜索路径。默认搜索路径是环境变量中PATH所定义的路径。

 

设置断点

break <function>	在进入指定函数时停住。C++中可以使用class::function或function(type,type)格式来指定函数名
break <linenum>	在指定行号停住
break +offset break -offset	在当前行号的前面或后面的offset行停住。offset为自然数
break filename:linenum	在源文件filename的linenum行处停住
break filename:function	在源文件filename的function函数的入口处停住
break *address	在程序运行的内存地址处停住
break	break命令没有参数时，表示在下一条指令处停住
break … if <condition>	…可以是上述的参数，condition表示条件，在条件成立时停住。比如在循环境体中，可以设置break if i=100，表示当i为100时停住程序
info breakpoints [n] info break [n]	查看断点时，可使用 info 命令，如下所示：（注： n 表示断点号）

 

维护断点

观察点一般来观察某个表达式（变量也是一种表达式）的值是否有变化了，如果有变化，马上停住程序。我们有下面的几种方法来设置观察点：
watch <expr> 为表达式（变量）expr设置一个观察点。一量表达式值有变化时，马上停住程序。
rwatch <expr> 当表达式（变量）expr被读时，停住程序。
awatch <expr> 当表达式（变量）的值被读或被写时，停住程序。
info watchpoints 列出当前所设置了的所有观察点。

catch <event> 和tcatch <event> ，用help catch和help tcatch来看具体用法。

在gdb中，如果觉得设置的断点已经没有用处了，可以使用delete clair disable|enable 对断点进行操作

clear 清除所有的已定义的停止点。

clear <function>，clear <filename:function>清除所有设置在函数上的停止点。

clear <linenum>，clear <filename:linenum> 清除所有设置在指定行上的停止点。

delete [breakpoints] [range...] 删除指定的断点，breakpoints为断点号。如果不指定断点号，则表示删除所有的断点。range 表示断点号的范围（如：3-7）。其简写命令为d。

比删除更好的方法是disable停止点，disable了的停止点，GDB不会删除，当你还需要时，enable即可.

disable [breakpoints] [range...]disable所指定的停止点，breakpoints为停止点号。如果什么都不指定，表示disable所有的停止点。简写命令是dis.

enable [breakpoints] [range...]enable所指定的停止点，breakpoints为停止点号。

enable [breakpoints] once range...enable所指定的停止点一次，当程序停止后，该停止点马上被GDB自动disable。

enable [breakpoints] delete range...enable所指定的停止点一次，当程序停止后，该停止点马上被GDB自动删除。

可以使用b <function_name> if condition 来设置条件断点，当条件成立时，程序自动停止；

同时我们可以使用condition命令来修改条件（只有break和watch命令支持if，catch目前暂不支持if）；

condition <bnum> <expression> 修改断点号为bnum的停止条件为expression。

condition <bnum> 清除断点号为bnum的停止条件。

还有一个比较特殊的维护命令ignore，你可以指定程序运行时，忽略停止条件几次。

ignore <bnum> <count> 表示忽略断点号为bnum的停止条件count次。

为停止点设置运行命令，我们可以使用gdb提供的command 来为停止点处设置运行命令，即当程序运行到断点处时，会自动运行先前使用command来设置的命令，这样很方便来进行自动化调试；

commands [bnum]... command-list ...end

为断点号bnum指写一个命令列表。当程序被该断点停住时，gdb会依次运行命令列表中的命令。
例如：

break foo if x>0 command sprintf "x is %d\n",x continue end

恢复程序执行与单步调试

当程序运行到断点处时，程序被挺住，这时可以使用continue命令使程序继续运行，next或者step命令进行单步跟踪

continue [ignore-count]c [ignore-count]fg [ignore-count]

恢复程序运行，直到程序结束，或是下一个断点到来。ignore-count表示忽略其后的断点次数

step

单步跟踪，如果有函数调用，他会进入该函数。进入函数的前提是，此函数被编译有debug信息，后面可以加count也可以不加，不加表示一条条地执行，加表示执行后面的count条指令，然后再停住

set step-mode，set step-mode on

打开step-mode模式，于是，在进行单步跟踪时，程序不会因为没有debug信息而不停住。这个参数有很利于查看机器码

next

单步运行count 条指令，count默认值为1

finish

运行程序，直到当前函数完成返回。并打印函数返回时的堆栈地址和返回值及参数值等信息。

until

可以运行程序直到退出循环体

stepi 或 si，nexti 或 ni

单步跟踪一条机器指令！一条程序代码有可能由数条机器指令完成，stepi和nexti可以单步执行机器指令

打印信息

1、当程序停在你设置的断点处时，你首先需要看的是函数调用的过程即函数调用栈，及每层栈中函数的名称、参数和局部变量等信息，这时可以用gdb提供的backtrace(bt)来查看函数调用栈信息。backtrace <n>， bt <n> n是一个正整数，表示只打印栈顶上n层的栈信息。backtrace <-n> ，bt <-n> -n表一个负整数，表示只打印栈底下n层的栈信息。

2、如果你要查看某一层的信息，你需要在切换当前的栈，一般来说，程序停止时，最顶层的栈就是当前栈，如果你要查看栈下面层的详细信息，首先要做的是切换当前栈，此时可以用frame命令来进行切换。frame <n> 是一个从0开始的整数，是栈中的层编号。比如：frame 0，表示栈顶，frame 1，表示栈的第二层。up 表示向栈的上面移动n层，可以不打n，表示向上移动一层。down 表示向栈的下面移动n层，可以不打n，表示向下移动一层。

3、当切换到某个某层frame时，可以使用info命令来查看当前函数的具体信息。info frame 显示当前frame的详细信息；info args 显示函数的参数的详细信息；info locals 打印出当前函数中所有局部变量及其值；info catch 打印出当前的函数中的异常处理信息。

4、GDB 可以打印出所调试程序的源代码，当然，在程序编译时一定要加上-g的参数，把源程序信息编译到执行文件中，具体可以使用list命令来查看源代码程序。list + 参数一般来说在list后面可以跟以下参数：

• 行号： <+offset> 当前行号的正偏移量  <-offset> 当前行号的负偏移量；
• 哪个文件的哪一行
• 函数名
• 哪个文件中的哪个函数
• <*address> 程序运行时的语句在内存中的地址

5、在用gdb调试程序时，当程序运行到之前设置的断点时，很容易想到的操作就是查看当前变量的值，在gdb中最常用的命令就是print(简写p)，具体格式如下：

print <expr>

print/f <expr>

f代表输出的格式： x 按十六进制格式显示变量 ，d 按十进制格式显示变量， u 按十六进制格式显示无符号整型， o 按八进制格式显示变量， t 按二进制格式显示变量， a 按十六进制格式显示变量 ，c 按字符格式显示变量， f 按浮点数格式显示变量。

6、查看寄存器

info registers 查看寄存器的情况。（除了浮点寄存器）

info all-registers 查看所有寄存器的情况。（包括浮点寄存器）

info registers %eax 查看所指定的寄存器的情况

7、 在GCC编译程序的时候，加上 -ggdb3 参数，这样，你就可以调试宏了。

• info macro_name – 查看这个宏在哪些文件里被引用了，以及宏定义是什么样的。
• macro_name – 查看宏展开的样子。

8、在gdb中，你可以设置当程序停在断点处时，自动显示变量的内容，即display命令，使用如下：

display <expr>

display/<fmt> <expr>

display/<fmt> <addr>

expr是一个表达式，fmt表示显示的格式，addr表示内存地址

一个非常有用的命令，显示源码与机器码的对应：

display/i $pc

$pc是GDB的环境变量，表示着指令的地址，/i则表示输出格式为机器指令码，也就是汇编。于是当程序停下后，就会出现源代码和机器指令码相对应的情形。

undisplay

delete display

disable display

enable display

info display 查看display设置的自动显示的信息