[转]GDB使用介绍

本文转自于CSDN, 仅作排版处理。

GDB介绍

在Linux下最强大的Debug工具就是GDB了，许多IDE都集成了GDB进行调试。使用源代码级调试能够更直接的进行调试，效率明显高于输出Log信息。但目前无论是Mac下的XCode，还是Linux下的其它集成工具，对于调试库函数都是相当困难的，如果直接使用GDB这些问题就迎刃而解。我们首先来探讨一下GDB的基础知识。

GDB调试流程

GDB调试依赖于编译器输出的调试信息,所以进行调试前必须确定GCC输出了调试信息。

生成符号文件

使用GCC编译时需要生成相应的调试信息，编译时可以使用-g选项，详细内容参GCC Manual, Section 3.9

-g 表示将Symbol Table以系统原生格式直接生成到可执行文件中，-g选项最好不要同-O一起使用，因为代码经过优化后有时会同源代码差异很大，可能找不到指定的变量等等。

-ggdb 表示将专门为GDB调试使用生成调试信息，它会包括很多GDB的扩展信息。

其它的Symbol Table的格式还有COFF，DWARF，Stabs等。Mac OS默认为DWARF，DWARF也是基于COFF（Common Object File Format）实现。

输出的调试信息的多少由三个等级:

-g[level] 默认为2

0 表示不生成任何调试信息

1 表示生成最少的调试信息，不提供局部变量及源代码行列等信息。

2 标准模式

3 较2而言，包含了宏定义等额外信息

其它同调试相关的编译选项还有:

-p 生成额外的代码用于输出profile信息，用于另一个工具程序使用:prof

–coverage 用于统于代码的覆盖率。

–ftest-coverage 类似上面的–coverage

-d* 用于Dump一些有用的信息，详细内容参GDB Manual.

启动GDB进行调试

下面的过程，我都以下面的工程进行解释:

目标程序: text2bin

源代码: text2bin.c

功能: 将文本文件转成二进制文件

使用方法: ./text2bin txt_file_name [offset]，txt_file_name为源文本文件名，offset指定忽略左侧多少字节。

A.调试应用程序

(1)启动

直接在命令行下输入gdb ./text2bin或者运行gdb后输入file ./text2bin都可以加载指定的应用程序。

GDB会显示加载Symbols的过程，注意如果没有出现加载text2bin的调试信息的过程，就是表明无法获取调试信息!

Reading symbols for shared libraries … done

Reading symbols from /Horky/Project/WINBASE/WINBASE/TextToRaw/text2bin…

warning: UUID mismatch detected between:
/Horky/Project/WINBASE/WINBASE/TextToRaw/text2bin 

(2)设置断点

除了断点外还有Watchpoints(观测点)及Catchpoints (异常捕捉点)

输入b或break加上断点位置或断点函数名，如

b main  #在main函数入口设置断点
b text2bin.c:50  #在源代码第50行设置断点

如果需要查看断点信息可以使用指令:

info breakpoints

清除所有断点使用指令:

clear

清除特定的断点使用指令:

 clear text2bin.c:50
 clear main

在调试过程可以使用disable及enable开关某个特定的断点，如enable 2及disable 2开关第2个断点，在使用info b查看断点时，注意其中Enb栏位的变化。

对于观测点(Watchpoints)，是指在某个条件下触发的断点，如text2bin中77行:

Buffer2[nCount++] = ConvertTextToInt(sData);

我们要查看当nCount为10时的运行状况,我们可以通过下面的步骤完成:

a. 执行b 77,返回这个断点号是3

b. 执行condition 3 nCount=10

过程如下:

(gdb) b 77

Breakpoint 3 at 0x1c73: file text2bin.c, line 77.

(gdb) condition 3 nCount=10

(gdb) info breakpoints

Num Type Disp Enb Address What

1 breakpoint keep y 0x00001e1e in ConvertTextToInt at text2bin.c:124
breakpoint already hit 1 time
2 breakpoint keep y 0x00001e25 in ConvertTextToInt at text2bin.c:125

3 breakpoint keep y 0x00001c73 in main at text2bin.c:77
stop only if nCount = 10 

这样就可以控制当nCount为10时在77行处中断。

如果在调试时，需在下面若干行代码后追加一个断点，在指定位置可以使用偏移量来指定断点，如b +5及b -5，即表示在当前行的后五行及前五行位置设置断点。

(3)控制调试过程

在开始时需要告诉GDB目标程序是哪一个，可以用gdb ./text2bin，也可以在启动gdb后使用指令来指定:

file ./text2bin

运行则使用r[un]指令，可以同时带上参数，如

r ./expert.txt 7

在调试过程中需要有一系列操作控制调试的过程: c[ontinue]/fg(fg是foreground的缩写)

从断点状态恢复程序的执行。

s[tep] [count] #单步执行 (step in)

n[ext] [count] #单步执行,跳过函数 (step out)

u[ntil] [location] #执行到某个位置，当遇到循环时可以使用此指令方便地跳转到指定的位置。

finish #执行到当前函数结束位置为止,同时显示函数返回值

backtrace #查看当前位置的被调用路径

(4)监测变量及内存

简单地显示变量的值可以使用print指令直接输出:

p[rint] [expression]

如输出main函数中的文件名变量p argv[0]，输出ConvertTextToInt函数中n的值p n或p ConvertTextToInt::n

查看内存内容时则使用x指令:

x /nfu addr  #以指定格式显示内存内容

x addr  #显示指定地址处理内存内容

x #显示当前数据段内容

如以字串形显示某内存内容的指令为:

x /sb 0xbffff80e

以数据形式显示某内存中5个字节的内容的指令为:

x /5db 0xbffff80e

设定local variable watch，用来在每条执行后显示某些变量的值，可以使用display指令来指定，如:

display S
display /sb 0xbffff707

去除时使用undisplay #，#为display列表中的序号

display后面所带的参数同x指令:

n 表示repeat count

f 表示格式,分为:

x 十六制数据

d 带符号之整型数据

u 无符号整型数据

o 八进制整型数据

t 二进制数据

a 以地址格式显示,包括十六进制及偏移量

c 以字符形式输出

f 小数位输出

s 以字串形式输出

u表示大小单位:

b Bytes

h Halfwords

w Words

g Giant words (eight bytes)

(5)查看源代码

使用l[ist]指令就可查看源代码了，如:

l 150 #查看当前代码的第150行

l text2bin.c:150  #查看text2bin.c的150行

l main  #查看main函数内容

查看时如果需要翻页直接回车，默认GDB一次显示10行，我们也可以通过set linesize [count]进行调整。

B.如何调试动态库或静态库

当调试库函数时，需要透过主程序调用的形式来挂载，所以不能直接使用GDB对目标库进行调试，而是需要attach指定的父进程，然后再进行测试。这里有两种情况:

(1)主程序启动时自动加载库，此时使用GDB挂载时也会自动加载相应的调试信息。

(2)主程序动态加载库，对于这种情况则需要另外使用symbol filename来加载特定的调试信息。

提醒:当进行多线程调试时，一定要确保能找出真正的主线程。

断开主线程时，使用detach指令来完成。

C.如何调试多线程的程序

我们在写程序时常常会有多线程的运用, 比如有些程序中读取数据及数据处理，就是通过两个线程来完成的。对多线程进行调试最大的难点在于线程的同步问题。

GDB提供了一套指令针对多线程:

info threads #查看当前有多少线程

thread n #切换到指定线程

set print thread-events on/off #设定是否打印线程状态

当设置中断时，也可以专为某个线程设置，如

b[reak] [location] thread n

即表示为n线程在location处设置断点，这样就可以进行线程别的调试。

技巧

(1)在GDB中如果需要调用外部程序可以使用shell [command]来完成。

(2)当源代码目录被移动了，或者在另一台PC上调试，GDB不能通过Debug信息找到源代码时，可以使用dir[ectory]来指定搜索的目录。

GDB的前端程序(GDB frontend)

使用命令行是显得不方便了，所以我们可以选择一些GDB前端程序:

DDD [GNU] (http://www.gnu.org/software/ddd 目前功能最为强大的GDB前端程序)

Nemiver [GNOME] (http://home.gna.org/nemiver/)

Kdbg [KDE] (<www.kdbg.org>)

Insight [Wirte in Tcl/Tk] (http://sourceware.org/insight)

Emacs (不用介绍了!)

一般的IDE也带有GDB frontend程序，如XCode，KDevelop，Anjuta，Eclipse。

GDB Frontend都是通过伪终端(pseudo-terminal)的方式来实现，有兴趣可以了解一下。

扩展GDB的功能

已经有人在通GDB进行代码覆盖率测试，事实上我们也可以通过类似GDB的方式读取Debug信息中的符号表来进行语法检查。有关Debug信息的存放，可以使用objdump -x或readelf -a来查看其中的不同，这有助更好的理解程序的结构。

需求是多样的，GDB本身提供了两种方式来扩展GDB，一种为组合GDB的指令，类似宏的方式；另一种方式则是功能强大的python脚本。

(1)在GDB环境下使用define指令来定义一个指令，如

define localv
  info scope $arg0
end

这样我们在使用时，想查看main函数中的所有的变量，就可以通过下面的指令完成:

(gdb) localv main

Scope for main:

Symbol argc is at the address (reg 5 + 8), length 4.

Symbol argv is at the address (reg 5 + 12), length 4.

Symbol fpSrc is at the address (reg 5 + -44), length 4.

……

如果这样的指令非常好用，每次调试时都定义一次不太现实。所以GDB允许将这些操作定义在一个文本文件中，然后在GDB中使用source [command_file]来执行，如source /TestData/localv.cmd。在执行过程中GDB不会显示每个指令的执行结果,如果需要显示就在source加-v来打开。

除了组织指令集外，还有另一种有用的自定义指令: Hooks. GDB允许用户指定在特定的GDB指令执行前后执行一段自定义指令。比如，如果希望在设置断点前后都显示当前断点状况，就可以定义两个如下指令:

(gdb) define hook-break

Type commands for definition of “hook-break”.

End with a line saying just “end”.

>info b

>end

(gdb) define hookpost-break

Type commands for definition of “hookpost-break”.

End with a line saying just “end”.

>info b

>end

然后执行b[reak]指令时就可以看到类似下面的输出:

(gdb) b GetFileSize

Num Type Disp Enb Address What

1 breakpoint keep y 0x00001a68 in main at text2bin.c:25

2 breakpoint keep y 0x00001e1e in ConvertTextToInt at text2bin.c:124

Breakpoint 3 at 0x1d86: file text2bin.c, line 108.

Num Type Disp Enb Address What

1 breakpoint keep y 0x00001a68 in main at text2bin.c:25

2 breakpoint keep y 0x00001e1e in ConvertTextToInt at text2bin.c:124

3 breakpoint keep y 0x00001d86 in GetFileSize at text2bin.c:108

hook及hookpost即表示在某个指令的前后。后面的指令一定要使用GDB指令的全写，如上面就不能写成define hook-b或define hookpost-b。

如果需要更为详细的资料，请参考GDB Manual,20. Extending GDB

(2)在GDB环境可以直接调用python，如在GDB环境下执行python print 23

使用Python编写脚本同上面定义指令集是类似的，可以执行指令python, GDB就会要求输入python脚本，并以end为结束标志。

GDB为编写Python提供了一个新的模块gdb，在脚本中可以进行引用，其中包括了几个主要的指令:

execute command    #command是GDB CLI(Command Line Interface)指令字串.

get_parameter parameter  #获取一项GDB的参数,诸如上面提到的linesize.

write string  #输出一个字串到GDB输出窗口

flush    #Flush当前GDB输出流

只有当编译GDB时指定了—with-python时，GDB才会支持python指令.

参考文档:

(1) 使用GDB进行代码覆盖率测试

   <http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-gdb/>

(2) 使用 GDB 调试 Linux 软件

   <http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/sdk/gdb/>

(3) 掌握 Linux 调试技术

   <http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/sdk/l-debug/>

(4) 用GDB调试程序

   <http://docs.chinalinuxpub.com/doc/pro/gdb.html>

(5) GDB调试精粹及使用实例

   <http://fanqiang.chinaunix.net/program/other/2006-07-14/4834.shtml>

(6) GDB的官方文档

   <http://www.gnu.org/software/gdb/documentation/>

(7) GDB指令参考 (可以打出来方便查询)

   <http://users.ece.utexas.edu/~adnan/gdb-refcard.pdf>

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