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调试 Linux 下的 C 程序GDB 是 GNU
开源组织发布的一个强大的 UNIX 下的程序调试工具。
或许,各位比较喜欢那种图形界面方式的,像
VC、BCB 等 IDE 的调试,但如果你是在 UNIX 平台下做软件,你会发现 BCBGDB 这个调试工具有比
VC、 的图形化调试器更强大的功能。
所谓“寸有所长,尺有所短”就是这个道理。
一般来说,GDB 主要帮忙你完成下面四个方面的功能: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。
从上面看来,GDB 和一般的调试工具没有什么两样,基本上也是完成这些功能,不过在细节上,你会发现 GDB 这个调试工具的强大,大家可能比较习惯了图形化的调试工具,但有时候,命令行的调试工具却有着图形化工具所不能完成的功能。
让我们一一看来。
一个调试示例——————源程序:tst.c1 include23 int funcint n4 5 int sum0i6 fori0 i7 8 sumi9 10 return sum11 121314 main15 16 int i17 long result 018 fori1 ilt100 i19 20 result i21 2223 printfquotresult1-100 d quot result 24 printfquotresult1-250 d quot func250 25 (Linux 下)编译生成执行文件:hchen/testgt cc -g tst.c -o tst使用 GDB 调试:hchen/testgt gdb tst lt---------- 启动 GDBGNU gdb 5.1.1Copyright 2002 Free Software Foundation Inc.GDB is free software covered by the GNU General Public License and you arewelcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.Type quotshow copyingquot to see the conditions.There is absolutely no warranty for GDB. Type quotshow warrantyquot for details.This GDB was configured as quoti386-suse-linuxquot...gdb l lt-------------------- l 命令相当于 list,从第一行开始例出原码。
1 include23 int funcint n4 5 int sum0i6 fori0 i7 8 sumi9 10 return sumgdb lt-------------------- 直接回车表示,重复上一次命令11 121314 main15 16 int i17 long result 018 fori1 ilt100 i19 20 result igdb break 16 lt-------------------- 设置断点,在源程序第 16 行处。
Breakpoint 1 at 0x8048496: file tst.c line 16.gdb break func lt-------------------- 设置断点,在函数 func入口处。
Breakpoint 2 at 0x8048456: file tst.c line 5.gdb info break lt-------------------- 查看断点信息。
Num Type Disp Enb Address What1 breakpoint keep y 0x08048496 in main at tst.c:162 breakpoint keep y 0x08048456 in func at tst.c:5gdb r lt--------------------- 运行程序,run 命令简写Starting program: /home/hchen/test/tstBreakpoint 1 main at tst.c:17 lt---------- 在断点处停住。
17 long result 0gdb n lt--------------------- 单条语句执行,next 命令简写。
18 fori1 ilt100 igdb n20 result igdb n18 fori1 ilt100 igdb n20 result igdb c lt--------------------- 继续运行程序,continue 命令简写。
Continuing.result1-100 5050 lt----------程序输出。
Breakpoint 2 func n250 at tst.c:55 int sum0igdb n6 fori1 iltn igdb p i lt--------------------- 打印变量 i 的值,print 命令简写。
134513808gdb n8 sumigdb n6 fori1 iltn igdb p sum 1gdb n8 sumigdb p i 2gdb n6 fori1 iltn igdb p sum 3gdb bt lt--------------------- 查看函数堆栈。
0 func n250 at tst.c:51 0x080484e4 in main at tst.c:242 0x400409ed in __libc_start_main from /lib/libc.so.6gdb finish lt--------------------- 退出函数。
Run till exit from 0 func n250 at tst.c:50x080484e4 in main at tst.c:2424 printfquotresult1-250 d quot func250 Value returned is 31375gdb c lt--------------------- 继续运行。
Continuing.result1-250 31375 lt----------程序输出。
Program exited with code 027. lt--------程序退出,调试结束。
gdb q lt--------------------- 退出 gdb。
hchen/testgt好了,有了以上的感性认识,还是让我们来系统地认识一下 gdb 吧。
使用 GDB————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:gt cc -g hello.c -o hellogt 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。
当你用-g 把调试信息加入之后,并成功编译目标
代码以后,让我们来看看如何用 gdb 来调试他。
启动 GDB 的方法有以下几种:1、gdbprogram 也就是你的执行文件,一般在当然目录下。
2、gdb 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:-symbols-s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-c调试时 core dump 的 core 文件。
-directory-d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。
GDB 的命令概貌———————启动 gdb 后,就你被带入 gdb 的调试环境中,就可以使用 gdb 的命令开始调试程序了,gdb的命令可以使用 help 命令来查看,如下所示:/home/hchengt gdbGNU gdb 5.1.1Copyright 2002 Free Software Foundation Inc.GDB is free software covered by the GNU General Public License and you arewelcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.Type quotshow copyingquot to see the conditions.There is absolutely no warranty for GDB. Type quotshow warrantyquot for details.This GDB was configured as quoti386-suse-linuxquot.gdb helpList of classes of commands:aliases -- Aliases of other commandsbreakpoints -- Making program stop at certain pointsdata -- Examining datafiles -- Specifying and examining filesinternals -- Maintenance commandsobscure -- Obscure featuresrunning -- Running the programstack -- Examining the stackstatus -- Status inquiriessupport -- Support facilitiestracepoints -- Tracing of program execution without stopping the programuser-defined -- User-defined commandsType quothelpquot followed by a class name for a list of commands in that class.Type quothelpquot followed by command name for full documentation.Command name abbreviations are allowed if unambiguous.gdbgdb 的命令很多,gdb 把之分成许多个种类。
help 命令只是例出 gdb 的命令种类,如果要看种类中的命令,可以使用 help 命令,如:help breakpoints,查看设置断点的所有命令。
也可以直接 help 来查看命令的帮助。
gdb 中,输入命令时,可以不用打全命令,只用打命令的前几个字符就可以了,当然,命令 在的前几个字符应该要标志着一个唯一的命令, Linux 下, 你可以敲击两次 TAB 键来补齐命令的全称,如果有重复的,那么 gdb 会把其例出来。
示例一:在进入函数 func 时,设置一个断点。
可以敲入 break func,或是直接就是 b funcgdb b funcBreakpoint 1 at 0x8048458: file hello.c line 10.示例二:敲入 b 按两次 TAB 键,你会看到所有 b 打头的命令:gdb bbacktrace break btgdb示例三:只记得函数的前缀,可以这样:gdb b make_ lt按 TAB 键gt(再按下一次 TAB 键,你会看到:)make_a_section_from_file make_environmake_abs_section make_function_typemake_blockvector make_pointer_typemake_cleanup make_reference_typemake_command make_symbol_completion_listgdb b make_GDB 把所有 make 开头的函数全部例出来给你查看。
示例四:调试 C的程序时,有可以函数名一样。
如:gdb b bubble M-bubbledoubledouble bubbleintintgdb b bubble (注:M-和“按两次 TAB 键”是一个意思)你可以查看到 C中的所有的重载函数及参数。
要退出 gdb 时,只用发 quit 或命令简称 q 就行了。
GDB 中运行 UNIX 的 shell 程序————————————在 gdb 环境中,你可以执行 UNIX 的 shell 的命令,使用 gdb 的 shell 命令来完成:shell调用 UNIX 的 shell 来执行,环境变量 SHELL 中定义的 UNIX 的 shell 将会被用来执行,如果 (SHELL 没有定义,那就使用 UNIX 的标准 shell:/bin/sh。
在 Windows 中使用 Command.com或 cmd.exe)还有一个 gdb 命令是 make:make可以在 gdb 中执行 make 命令来重新 build 自己的程序。
这个命令等价于“shell make ”。
在 GDB 中运行程序————————当以 gdb 方式启动 gdb 后,gdb 会在 PATH 路径和当前目录中搜索的源文件。
如要确认 gdb是否读到源文件,可使用 l 或 list 命令,看看 gdb 是否能列出源
代码。
在 gdb 中,运行程序使用 r 或是 run 命令。
程序的运行,你有可能需要设置下面四方面的事。
1、程序运行参数。
(如:set args 10 20 30 40 50)set args 可指定运行时参数。
show args 命令可以查看设置好的运行参数。
2、运行环境。
path可设定程序的运行路径。
show paths 查看程序的运行路径。
set environment varname value 设置环境变量。
如:set env USERhchenshow environment varname 查看环境变量。
3、工作目录。
cd相当于 shell 的 cd 命令。
pwd 显示当前的所在目录。
4、程序的输入输出。
info terminal 显示你程序用到的终端的模式。
使用重定向控制程序输出。
如:run gt outfiletty 命令可以指写输入输出的终端设备。
如:tty /dev/ttyb调试已运行的程序————————两种方法: ,然后用 gdb PID 格式挂接正在运1、在 UNIX 下用 ps 查看正在运行的程序的 PID(进程 ID)行的程序。
2、先用 gdb 关联上源
代码,并进行 gdb,在 gdb 中用 attach 命令来挂接进程的 PID。
并用detach 来取消挂接的进程。
暂停 / 恢复程序运行—————————调试程序中,暂停程序运行是必须的,GDB 可以方便地暂停程序的运行。
你可以设置程序的在哪行停住,在什么条件下停住,在收到什么信号时停往等等。
以便于你查看运行时的变量,以及运行时的流程。
当进程被 gdb 停住时,你可以使用 info program 来查看程序的是否在运行,进程号,被暂停的原因。
在 gdb 中,我们可以有以下几种暂停方式:断点(BreakPoint)、观察点(WatchPoint)、捕捉点(CatchPoint) 、线程停止(Thread Stops) 、信号(Signals) 。
如果要恢复程序运行,可以使用 c 或是 continue 命令。
一、设置断点(BreakPoint)我们用 break 命令来设置断点。
正面有几点设置断点的方法:break在进入指定函数时停住。
C中可以使用 class::function 或 functiontypetype格式来指定函数名。
break在指定行号停住。
break offsetbreak -offset在当前行号的前面或后面的 offset 行停住。
offiset 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。
breakbreak 命令没有参数时,表示在下一条指令处停住。
break ... if...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 i100,表示当 i 为 100 时停住程序。
(注:n 表示断点号)查看断点时,可使用 info 命令,如下所示:info breakpoints ninfo break n二、设置观察点(WatchPoint)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当表达式(变量)expr 被读时,停住程序。
awatch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。
三、设置捕捉点(CatchPoint)你可设置捕捉点来补捉程序运行时的一些事件。
如:载入共享库(动态链接库)或是 C的异常。
设置捕捉点的格式为:catch当 event 发生时,停住程序。
event 可以是下面的内容: (throw 为关键字)1、throw 一个 C抛出的异常。
2、catch 一个 C捕捉到的异常。
(catch 为关键字) 。
(exec 为关键字,目前此功能只在 HP-UX 下有用)3、exec 调用系统调用 exec 时 。
(fork 为关键字,目前此功能只在 HP-UX 下有用)4、fork 调用系统调用 fork 时 。
(vfork 为关键字,目前此功能只在 HP-UX 下有用)5、vfork 调用系统调用 vfork 时6、load 或 load 载入共享库(动态链接库)时。
(load 为关键字,目前此功能只在 HP-UX下有用) (unload 为关键字,目前此功能只在7、unload 或 unload 卸载共享库(动态链接库)时。
HP-UX 下有用)tcatch只设置一次捕捉点,当程序停住以后,应点被自动删除。
四、维护停止点上面说了如何设置程序的停止点,GDB 中的停止点也就是上述的三类。
在 GDB 中,如果你觉得已定义好的停止点没有用了,你可以使用 delete、clear、disable、enable 这几个命令来进行维护。
clear清除所有的已定义的停止点。
clearclear清除所有设置在函数上的停止点。
clearclear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。
比删除更好的一种方法是 disable 停止点,disable 了的停止点,GDB 不会删除,当你还需要时,enable 即可,就好像回收站一样。
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。
五、停止条件维护前面在说到设置断点时,我们提到过可以设置一个条件,当条件成立时,程序自动停止,这是一个非常强大的功能,这里,我想专门说说这个条件的相关维护命令。
一般来说,为断点设置一个条件,我们使用 if 关键词,后面跟其断点条件。
并且,条件设置好后,我们可以 (只有 break 和 watch 命令支持 if,catch 目前暂不用 condition 命令来修改断点的条件。
支持 if)condition修改断点号为 bnum 的停止条件为 expression。
condition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表示忽略断点号为 bnum 的停止条件 count 次。
六、为停止点设定运行命令我们可以使用 GDB 提供的 command 命令来设置停止点的运行命令。
也就是说,当运行的程序在被停止住时,我们可以让其自动运行一些别的命令,这很有利行自动化调试。
对基于 GDB的自动化调试是一个强大的支持。
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 xgt0commandsprintf quotx is d quotxcontinueend断点设置在函数 foo 中,断点条件是 xgt0,如果程序被断住后,也就是,一旦 x 的值在 foo函数中大于 0,GDB 会自动打印出 x 的值,并继续运行程序。
如果你要清除断点上的命令序列,那么只要简单的执行一下 commands 命令,并直接在打个end 就行了。
七、断点菜单 ,在这种情况下,break 不在 C中,可能会重复出现同一个名字的函数若干次(函数重载)能告诉 GDB 要停在哪个函数的入口。
当然,你可以使用 break 也就是把函数的参数类型告诉 GDB,以指定一个函数。
否则的话,GDB 会给你列出一个断点菜单供你选择你所需要的断点。
你只要输入你菜单列表中的编号就可以了。
如:gdb b String::after0 cancel1 all2 file:String.cc line number:8673 file:String.cc line number:8604 file:String.cc line number:8755 file:String.cc line number:8536 file:String.cc line number:8467 file:String.cc line number:735gt 2 4 6Breakpoint 1 at 0xb26c: file String.cc line 867.Breakpoint 2 at 0xb344: file String.cc line 875.Breakpoint 3 at 0xafcc: file String.cc line 846.Multiple breakpoints were set.Use the quotdeletequot command to delete unwantedbreakpoints.gdb可见,GDB 列出了所有 after 的重载函数,你可以选一下列表编号就行了。
0 表示放弃设置断点,1 表示所有函数都设置断点。
八、恢复程序运行和单步调试当程序被停住了,你可以用 continue 命令恢复程序的运行直到程序结束,或下一个断点到来。
也可以使用 step 或 next 命令单步跟踪程序。
continue ignore-countc ignore-countfg 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。
continue,c,fg 三个命令都是一样的意思。
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。
很像
VC 等工具中的 step in。
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。
next同样单步跟踪,如果有函数调用,他不会进入该函数。
很像
VC 等工具中的 step over。
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-modeset 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。
set step-mod off关闭 step-mode 模式。
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 或 u当你厌倦了在一个循环体内单步跟踪时,这个命令可以运行程序直到退出循环体。
stepi 或 sinexti 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。
与之一样有相同功能的命令是 “display/i pc” ,当运行完这个命令后,单步跟踪会在打出程序
代码的同时打出机器指令(也就是汇编
代码)九、信号(Signals)信号是一种软中断,是一种处理异步事件的方法。
一般来说,操作系统都支持许多信号。
尤其是 UNIX,比较重要应用程序一般都会处理信号。
UNIX 定义了许多信号,比如 SIGINT 表示中断字符信号,也就是 CtrlC 的信号,SIGBUS 表示硬件故障的信号;SIGCHLD 表示子进程状态改变信号;SIGKILL 表示终止程序运行的信号,等等。
信号量编程是 UNIX 下非常重要的一种技术。
GDB 有能力在你调试程序的时候.