GDB调试命令详解

概念

通过调试程序，我们可以监控程序执行的每一个细节，包括变量的值、函数的调用过程、内存中数据、线程的调度等，从而发现隐藏的错误或者低效的代码

作用

1、程序启动时，可以按照我们自定义的要求运行程序，例如设置参数和环境变量；
2、可使被调试程序在指定代码处暂停运行，并查看当前程序的运行状态（例如当前变量的值，函数的执行结果等），即支持断点调试；
3、程序执行过程中，可以改变某个变量的值，还可以改变代码的执行顺序，从而尝试修改程序中出现的逻辑错误。

安装

yum -y install gdb

使用

在编译时需要使用 gcc/g++ -g 选项编译源文件

调试命令 (缩写)	作用
(gdb) break (b)	在源代码指定的某一行设置断点，其中xxx用于指定具体打断点位置
(gdb) run (r）	执行被调试的程序，其会自动在第一个断点处暂停执行。
(gdb) continue (c）	当程序在某一断点处停止后，用该指令可以继续执行，直至遇到断点或者程序结束。
(gdb) next (n)	令程序一行代码一行代码的执行
(gdb) step（s）	如果有调用函数，进入调用的函数内部；否则，和 next 命令的功能一样。
(gdb) until (u)	location 当你厌倦了在一个循环体内单步跟踪时，单纯使用 until 命令，可以运行程序直到退出循环体。
until n	n 为某一行代码的行号，该命令会使程序运行至第 n 行代码处停止
(gdb) print (p）	打印指定变量的值，其中 xxx 指的就是某一变量名。
(gdb) list (l)	显示源程序代码的内容，包括各行代码所在的行号。
(gdb) finish（fi）	结束当前正在执行的函数，并在跳出函数后暂停程序的执行。
(gdb) return（return）	结束当前调用函数并返回指定值，到上一层函数调用处停止程序执行。
(gdb) jump（j)	使程序从当前要执行的代码处，直接跳转到指定位置处继续执行后续的代码。
(gdb) quit (q)	终止调试。

常用命令

• break命令

1、(gdb) break location      // b location
2、(gdb) break ... if cond   // b .. if cond

location的值	含义
linenum	linenum 是一个整数，表示要打断点处代码的行号。要知道，程序中各行代码都有对应的行号，可通过执行 l（小写的 L）命令看到。
filename:linenum	filename 表示源程序文件名；linenum 为整数，表示具体行数。整体的意思是在指令文件 filename 中的第 linenum 行打断点。
+ offset - offset	offset offset 为整数（假设值为 2），+offset 表示以当前程序暂停位置（例如第 4 行）为准，向后数 offset 行处（第 6 行）打断点；-offset 表示以当前程序暂停位置为准，向前数 offset 行处（第 2 行）打断点
function	function 表示程序中包含的函数的函数名，即 break 命令会在该函数内部的开头位置打断点，程序会执行到该函数第一行代码处暂停。
filename:function	filename 表示远程文件名；function 表示程序中函数的函数名。整体的意思是在指定文件 filename 中 function 函数的开头位置打断点。

• 删除断点

(gdb) clear location

参数location 通常为某一行代码的行号或者某个具体的函数名。当 location 参数为某个函数的函数名时，表示删除位于该函数入口处的所有断点。

delete [breakpoints] [num]

breakpoints 参数可有可无，num 参数为指定断点的编号，其可以是delete 删除某一个断点，而非全部

• 禁用断点
  1、disable [breakpoints] [num…]
  breakpoints 参数可有可无；num…表示可以有多个参数，每个参数都为要禁用断点的编号。如果指定 num…，disable 命令会禁用指定编号的断点；反之若不设定 num…，则 disable 会禁用当前程序中所有的断点。

enable [breakpoints] [num...]                        激活用 num... 参数指定的多个断点，如果不设定 num...，表示激活所有禁用的断点
enable [breakpoints] once num…                 临时激活以 num... 为编号的多个断点，但断点只能使用 1 次，之后会自动回到禁用状态
enable [breakpoints] count num...      临时激活以 num... 为编号的多个断点，断点可以使用 count 次，之后进入禁用状态
enable [breakpoints] delete num…               激活 num.. 为编号的多个断点，但断点只能使用 1 次，之后会被永久删除。

其中，breakpoints 参数可有可无；num…表示可以提供多个断点的编号，enable命令可以同时激活多个断点。

• 观察断点

(gdb) watch cond

1、rwatch 命令：只要程序中出现读取目标变量（表达式）的值的操作，程序就会停止运行；
2、awatch 命令：只要程序中出现读取目标变量（表达式）的值或者改变值的操作，程序就会停止运行。

• print 命令
  输出或者修改指定变量或者表达式的值

(gdb) print num
(gdb) p num
(gdb) print file::variable
(gdb) print function::variable

其中 file用于指定具体的文件名，funciton 用于指定具体所在函数的函数名，variable表示要查看的目标变量或表达式。
另外，print也可以打印出类或者结构体变量的值。

• display 命令
  和 print 命令一样，display 命令也用于调试阶段查看某个变量或表达式的值，它们的区别是，使用 display 命令查看变量或表达式的值，每当程序暂停执行（例如单步执行）时，GDB 调试器都会自动帮我们打印出来，而 print 命令则不会。

(gdb) display expr
(gdb) display/fmt expr
注意，display 命令和 /fmt 之间不要留有空格。以 /x 为例，应写为 (gdb)display/x expr。

GDB单步调试

• next命令

(gdb) next count   //不进入函数内部```
- step命令

```bash
(gdb) step count   //进入函数内部```

• until命令

1、(gdb) until
2、(gdb) until location
不带参数的 until命令，可以使 GDB调试器快速运行完当前的循环体，并运行至循环体外停止。
注意，until 命令并非任何情况下都会发挥这个作用，只有当执行至循环体尾部（最后一行代码）时，
until命令才会发生此作用；反之，until命令和 next 命令的功能一样，只是单步执行程序。

• return命令
  1、不需要再一步步执行到函数返回处，希望直接执行完当前函数
  2、可以指定该函数的返回值
• finish命令
  finish命令会执行函数到正常退出
• jump命令

(gdb) jump location   //直接跳到指定行继续执行程序
//如果 jump跳转到的位置后续没有断点，那么 GDB会直接执行自跳转处开始的后续代码

• GDB search 命令

search <regexp>  //从当前行的开始向前搜索
reverse-search <regexp>  //从当前行的开始向后搜索

查看堆栈信息

• backtrace 命令用于打印当前调试环境中所有栈帧的信息

(gdb) backtrace [-full] [n]
n：一个整数值，当为正整数时，表示打印最里层的 n 个栈帧的信息；n为负整数时，那么表示打印最外层n个栈帧的信息；
-full：打印栈帧信息的同时，打印出局部变量的值
注意，当调试多线程程序时，该命令仅用于打印当前线程中所有栈帧的信息。
如果想要打印所有线程的栈帧信息，应执行thread apply all backtrace命令

• frame 命令
  1、根据栈帧编号或者栈帧地址，选定要查看的栈帧

(gdb) frame spec
1、通过栈帧的编号指定。0 为当前被调用函数对应的栈帧号，最大编号的栈帧对应的函数通常就是 main() 主函数；
2、借助栈帧的地址指定。栈帧地址可以通过 info frame 命令（后续会讲）打印出的信息中看到；
3、通过函数的函数名指定。注意，如果是类似递归函数，其对应多个栈帧的话，通过此方法指定的是编号最小的那个栈帧
(gdb) up n
n为整数，默认值为 1。该命令表示在当前栈帧编号（假设为 m）的基础上，选定 m+n为编号的栈帧作为新的当前栈帧
(gdb) down n
该命令表示在当前栈帧编号（假设为 m）的基础上，选定 m-n为编号的栈帧作为新的当前栈帧

2、查看当前栈帧中存储的信息

(gdb) info frame
该命令会依次打印出当前栈帧的如下信息：

1、当前栈帧的编号，以及栈帧的地址；
2、当前栈帧对应函数的存储地址，以及该函数被调用时的代码存储的地址
3、当前函数的调用者，对应的栈帧的地址；
4、编写此栈帧所用的编程语言；
5、函数参数的存储地址以及值；
6、函数中局部变量的存储地址；
7、栈帧中存储的寄存器变量，例如指令寄存器（64位环境中用 rip 表示，32为环境中用eip 表示）、
堆栈基指针寄存器（64位环境用 rbp表示，32位环境用 ebp表示）等

3、info args
查看当前函数各个参数的值
4、info locals
查看当前函数中各局部变量的值

调试正在执行的程序

如果调试正在执行中的程序，首先需要找到正在运行程序的进程号PID，之后可以用下面三个命令进行调试，进入正常的调试流程

1) gdb attach PID
2) gdb 文件名 PID
3) gdb -p PID

注意，当调试完成后，如果想令当前程序进行执行，消除调试操作对它的影响，需手动将 GDB 调试器与程序分离，分离过程分为 2 步：

执行 detach 指令，使GDB调试器和程序分离；
执行 quit（或q）指令，退出GDB调试

调试执行异常崩溃的程序

$ gdb test /home/homework/coresave/core.test1.7791.1615620408 -q
Reading symbols from /home/zhudi/project/linux/blog/gdb/test...done.
warning: core file may not match specified executable file.
[New LWP 7791]
Core was generated by `./test'.
Program terminated with signal 11, Segmentation fault.
#0  0x00000000004005bd in main () at core.cpp:5
5	    *a = 2;