GDB调试基础知识

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逆天96 2019-03-30 23:00:45 ©著作权

文章标签 GDB 基础知识 文章分类 运维

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1. 什么是GDB？

GDB主要用来调试C/C++程序，它允许我们在执行程序时查看程序的行为和内存信息，以及帮助我们在程序崩溃时查看它之前进行了什么操作。

GDB的命令行调试要远比IDE的功能高级的多，如果只是通常的设置断点，监测变量什么的可能IDE比较方便，但是一旦上升到使用那些高级点的调试技巧，反而GDB在命令行的模式下更为的方便和高效，起码启动速度和响应速度会高很多。

2. 调试必备知识

2.1 什么是core文件？

core 文件是大多数UNIX 系统实现的一种特性，当进程崩溃时，操作系统会将进程当前的内存映像和一部分相关的调试信息写入core 文件，方便开发者后面对问题进行定位。

2.2 开启或关闭core文件的生成

使用ulimit -c命令可以查看当前的内核转储功能是否有效。

-c选项表示内核转储文件的大小限制，如果执行完后它的大小为0，表示内核转储不会生效，即使程序出现段错误，也不会有core文件生成。

开启内核转储：

ulimit -c unlimited

这个命令的意思是不限制内核转储文件的大小。设为无限制之后，发生问题时进程的内存就可以全部转储到内核转储文件中。

2.3 设置/查看Core文件的存储路径和命名规则

cat /proc/sys/kernel/core_pattern

执行该命令便可知道core文件存储路径和它的命名规则。假设执行完该命令，输出内容如下所示：

/mnt/sdcard/core-%e-%p-%t

该内容说明core文件生成后将被存放到SD卡目录下，并且还说明了命名格式，其中格式的具体含义如下：

%e：可执行文件名
%p：被转储的进程/线程ID
%t：转储时刻

2.4 调试信息与调试原理

一般要调试某个程序，为了能清晰地看到调试的每一行代码、调用的堆栈信息、变量名和函数名等信息，需要调试程序含有调试符号信息。

使用gcc编译程序时，如果加上**-g**选项即可在编译后的程序中保留调试符号信息。举个例子，以下命令将生成一个带调试信息的程序 hello_server。

gcc -g -o hello_server hello_server.c

2.5 编译器优化对调试的影响

编译器的程序优化选项一般有五个级别，从 O0~O4 （注意第一个O0 ，是字母O加上数字0）， O0表示不优化，从 O1~O4 优化级别越来越高，O4最高。

如果在编译代码时开启编译器优化选项，那么在实际调试过程中可能和实际代码存在差异，例如：在代码中定义了某个全局变量，但是它在任何地方都没有被使用，编译器就会将它从代码中优化掉，那么在使用GDB调试时，就无法查看该变量的任何信息。

相机中的代码被编译时开启了编译器优化选项-O2，因此编译器在编译时会对代码进行优化，在使用GDB调试时，可能存在有些变量的值等于 <optimized out>，说明它已经被优化掉了。

3. 启动GDB调试

3.1 使用GDB调试程序的3种方式

按常用方式排列如下：

gdb filename corefile

调试core文件。使用场景：程序发生段错误，通过core文件定位异常情况所在位置。
gdb -p pid|tid

调试正在运行中的进程或者线程。使用场景：1. mwareserver进程正在运行，用GDB挂载到进程中查看某些全局变量的值；2. mwareserver中某个线程阻塞了，用gdb可以查看它阻塞的位置来分析原因。
gdb filename

直接调试目标程序。使用场景：1. 学习开源代码时通过GDB调试更快地理解程序的架构和执行逻辑；2. 调试自己代码Demo中的bug。

3.2 GDB实用功能设置

日志功能

有时候输出信息太多，直接显示不方便看，则可以启用GDB的日志功能。

(gdb) set logging on，默认会将日志输出到gdb.txt文件中。

输出文件也可以进行指定，(gdb) set logging file <file name>，然后再执行set logging on开启日志功能。

结构体格式化输出

默认情况下，gdb以一种“紧凑的方式打印结构体。set print pretty on，打开这个选项，GDB显示结构体时会比较漂亮，当结构体较大时这个功能非常有帮助。

3.3 GDB常用命令

命令名称	命令缩写	命令说明
backtrace	bt	查看当前线程的调用堆栈
print	p	打印变量或寄存器值
examine	x	查看内存地址中的值
frame	f	切换到当前调用线程的指定堆栈，具体堆栈通过堆栈序号指定
up/down	/	向上/向下切换当前调用线程的堆栈
info	i	查看断点 / 线程等信息
dump	/	将指定的一段地址中的内存数据写入文件中

1. backtrace

bt，查看当前线程的调用堆栈，即函数间的调用关系。

2. print

p，查看变量的值。

例1：

typedef struct rect
{
    ULONG ulWidth;
    ULONG ulHeight;
}Rect;

Rect stRect = {1920, 1080};
Rect *pstRect = &stRect;

查看结构体stRect的内容

(gdb) p stRect

查看结构体stRect中ulWidth的值

(gdb) p stRect.ulWidth 或者 p pstRect->ulWidth

查看结构体stRect的地址

(gdb) p &stRect

例2：

#define MAX_SIZE 10
ULONG i = 0;
ULONG aulArray[MAX_SIZE] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0};

ULONG *pulArrayCopy = malloc(MAX_SIZE);
for (i = 0; i < MAX_SIZE; i++)
{
    pulArrayCopy[i] = aulArray[i];
}

free(pulArrayCopy);

查看数组aulArray中第5个元素的值

(gdb) p aulArray[4]
查看数组aulArray全部的元素

(gdb) p aulArray
查看动态数组pulArrayCopy全部的元素

(gdb) p *pulArrayCopy@MAX_SIZE

print输出格式：

print默认是根据表达式的类型自动显示的，在大多数情况下都可以工作的很好，但是在print中可以指定输出格式得到个性化得显示结果。

p/x i，以十六进制打印变量i的值。
p/d|u i，以有符号|无符号十进制整数打印。
p/c cEnd，以十进制和字符的方式显示。
p/f fPos，以浮点数的方式显示。
p/s pHelloStr，以字符串的方式显示pHelloStr。

3. examine

x，查看内存地址中的值。它与print作用类似，但适用性更广。

x/nfu addr，x命令有三个可选参数。

n：显示数目。

f：显示格式，与print格式类似，默认以十六进制显示。

u：显示单位字节大小，b(bytes，1字节)、h(半字，2字节)、w(字，4字节)、g(gaint字，8字节)。

查看数组aulArray中第5个元素的值

(gdb) x/u aulArray[4]等价于(gdb) x/1uw aulArray[4]
查看数组aulArray全部的元素

(gdb) x/10u aulArray或者(gdb) x/10uw aulArray
查看字符串pHelloStr内容
```
char acHelloStr[10] = "Hello gdb!";
```
(gdb) x/10c acHelloStr或者(gdb) x/s acHelloStr。