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程序编译流程与 GCC 编译器
C 语言编程 — 基本语法
C 语言编程 — 基本数据类型
C 语言编程 — 变量与常量
C 语言编程 — 运算符
C 语言编程 — 逻辑控制语句
C 语言编程 — 函数
C 语言编程 — 高级数据类型 — 指针
C 语言编程 — 高级数据类型 — 数组
C 语言编程 — 高级数据类型 — 字符串
C 语言编程 — 高级数据类型 — 枚举
C 语言编程 — 高级数据类型 — 结构体与位域
C 语言编程 — 高级数据类型 — 共用体
C 语言编程 — 高级数据类型 — void 类型
C 语言编程 — 数据类型的别名
C 语言编程 — 数据类型转换
C 语言编程 — 宏定义与预处理器指令
C 语言编程 — 异常处理
C 语言编程 — 头文件
C 语言编程 — 输入/输出与文件操作
C 语言编程 — 堆栈与内存管理
C 语言编程 — 指令行参数

代码调试

C 语言编程 — GDB 调试工具_C 语言

  • 断点:所谓断点(BreakPoint),可以理解为障碍物,人遇到障碍物不能行走,程序遇到断点就暂停执行。
  • 逐语句调试:逐语句,就是每次执行一行语句,如果碰到函数调用,它就会进入到函数里面。
  • 逐过程调试:逐过程,碰到函数时,不进入函数,把函数调用当成一条语句执行。
  • 跳出当前执行过程:跳出,是当你进入到函数内,跳出可以让你直接执行函数内剩余的语句,直到返回到该函数被调用时的后面的语句处。
  • 监视窗口:程序执行完某条语句时,使用监视窗口可以查看程序中变量的具体内容、程序中的内存状态、程序中的寄存器状态等。
GDB

GDB(GNU Debugger)包含在 GNU 的 GCC 开发套件中,是基于命令行的、功能强大的程序调试工具。对于一名 Linux 平台下工作的 C/C++ 程序员,GDB 是必不可少的工具。

安装

yum install gdb -y

GDB 主要能够帮忙我们完成下面四个方面的功能:

  1. 可以按照自定义的要求运行程序。
  2. 支持基于条件表达式的断点。
  3. 当程序被停住时,可以检查此时程序中所发生的事情。
  4. 动态的修改程序的执行环境。

程序的调试过程主要有:单步执行,跳入函数,跳出函数,设置断点,设置观察点,查看变量。

简单示例

$gdb programmer     # 启动 gdb
>break main         # 设置断点
>run                # 运行调试程序
>next               # 单步调试
>print var1         # 打印变量值
>list               # 显示当前调试处的源代码
>info b             # 显示当前断点设置情况
启动 GDB

对 C/C++ 程序的调试,需要在编译前就加上 -g 选项。-g 选项的作用是在可执行文件中加入源文件信息,所以在调试时必须保证 gdb 能找到源文件。不使用 -g 的话将看不见程序的函数名和变量名,代替它们的全是运行时的内存地址。

  • DEBUG 模式编译
$ gcc -g main.c -o main
  • 调试执行文件:
$ gdb main
GNU gdb (GDB) Red Hat Enterprise Linux 7.6.1-115.el7
Copyright (C) 2013 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.  Type "show copying"
and "show warranty" for details.
This GDB was configured as "x86_64-redhat-linux-gnu".
For bug reporting instructions, please see:
<http://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>...
Reading symbols from /root/main...done.
(gdb)

NOTE:如果没有加 -g 进行编译的话,会出现错误。意思是没能从可执行文件中获得符号表(symbol table)信息,你可以使用 -se file 指令,从指定文件中读取符号表信息,并把它用在可执行文件中。

No symbol table is loaded.  Use the "file" command.
  • 调试服务程序:GDB 也可以用于调试服务程序,可以指定服务程序运行时的进程 ID。GBD 会自动 Attach 上去,并开启调试。此时,程序的执行文件应该已经被加入到 PATH 环境变量中。
$ gdb <program> <PID>
交互命令

启动了 GDB 后,就进入到指令行的交互模式,可以通过以下指令完成对程序的调试。

速查表:

start                         // 开始调试
n                             // 一条一条执行
step/s                        // 执行下一条,如果函数进入函数
backtrace/bt                  // 查看函数调用栈帧
info/i locals                 // 查看当前栈帧局部变量
frame/f                       // 选择栈帧,再查看局部变量
print/p                       // 打印变量的值
finish                        // 运行到当前函数返回
set var sum=0                 // 修改变量值
list/l 行号或函数名             // 列出源码
display/undisplay sum         // 每次停下显示变量的值/取消跟踪
break/b  行号或函数名           // 设置断点
continue/c                    // 连续运行
info/i breakpoints            // 查看已经设置的断点
delete breakpoints 2          // 删除某个断点
disable/enable breakpoints 3  // 禁用/启用某个断点
break 9 if sum != 0           // 满足条件才激活断点
run/r                         // 重新从程序开头连续执行
watch input[4]                // 设置观察点
info/i watchpoints            // 查看设置的观察点
x/7b input                    // 打印存储器内容,b--每个字节一组,7--7组
disassemble                   // 反汇编当前函数或指定函数
si                            // 一条指令一条指令调试 而 s 是一行一行代码
info registers                // 显示所有寄存器的当前值
x/20 $esp                    // 查看内存中开始的20个数

运行程序

  • run [arglist](r)运行程序:当遇到断点后,程序会在断点处停止运行,等待用户输入下一步的命令。如果指定了 arglist,则作为参数运行程序。
  • set var 变量名=变量值:设置运行时参数。
  • continue(c)继续执行:到下一个断点处(或运行结束)。
  • next(n)单步执行:当遇到函数调用时,不会进入函数体。
  • step(s)单步执行:当遇到函数调用时,则进入函数。与 next 的主要区别是,step 遇到自定义函数后,会步进到函数中运行,而 next 则直接调用函数,不会进入到函数体内。
  • until:当你厌倦了在一个循环体内单步执行时,这个命令可以运行程序直到退出循环体。
  • until n:运行至 n 行,不仅仅用来跳出循环。
  • return:强制从当前函数返回。
  • 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。
  • call 函数(参数):调用有效函数,并传入实参,如:call gdb_test(55)
  • Ctrl-C:在当前位置停止执行正在执行的程序,断点在当前行。
  • quit(q):退出 GDB 调试终端。
  • shell:使你能不离开 gdb 就执行 UNIX shell 命令。

暂停程序

在 GDB 中,程序有以下几种暂停方式:

  • 断点(BreakPoint)
  • 观察点(WatchPoint)
  • 捕捉点(CatchPoint)
  • 信号(Signals)
  • 线程停止(Thread Stops)

当已定义好的停止点没有用时,可以使用 delete、clear、disable、enable 这几个命令来进行维护。此外还有 ignore,可以指定程序运行时,忽略停止条件几次。

设置断点

  • break linenum(b n):在第 n 行处设置断点。
  • break [file:]function、break [file:]linenum:在指定源文件的指定函数或行号设置断点,e.g. b OAGUPDATE.cpp:578
  • b fn1 if a>b:设置条件断点。
  • txbreak:在当前函数的退出的点上设置一个临时的断点,只可使用一次。
  • info b :显示当前程序的断点设置情况。
  • delete n:删除第 n 个断点。
  • enable n:开启第 n 个断点。
  • clear n:清除第 n 行的断点。
  • delete breakpoints:清除所有断点。

设置观察点

观察点通常用来观察某个表达式的值是否变化了。如果有变化,马上停住程序。

  • watch:设置一个监视点,一旦被监视的表达式的数值改变了,停住程序。
  • rwatch:当表达式被读时,停住程序。
  • awatch:当表达式的值被读或被写时,停住程序。
  • info watchpoints:列出当前设置的所有观察点。

设置捕捉点

设置捕捉点来补捉程序运行时的一些事件,e.g. 载入共享库(动态链接库)或是 C++ 的异常。

  • catch:当时间发生时,停住程序。
  • tcatch:只生效一次的捕捉点。

Event 列表:

C 语言编程 — GDB 调试工具_C 语言_02

打印信息

  • list [linenum]/[function](l n/func):列出程序的源代码,默认每次显示 10 行。重复执行则输出下边的内容。
  • print(p):打印当前程序所有的有效表达式。
  • print func(x):将实参 x 传入并调用 func 函数。x 可以使一个数值,也可以是一个有效变量。
  • ptype:显示变量的类型。
  • display:在单步运行时非常有用,设置了一个表达式后,将在每次单步执行时,紧接着输出被设置的表达式及值。
  • display list:查看 display 索引。
  • undisplay:删除一个 display 设置的变量显示。
  • whatis :查询变量或函数。
  • info func: 查询函数。
  • info locals:显示当前堆栈页的所有变量。
  • bt:Backtrace,显示程序堆栈信息。

查询运行信息

  • where/bt:当前运行的堆栈列表。
  • bt backtrace:显示当前调用堆栈。
  • up/down:改变堆栈显示的深度。
  • set args:指定运行时的参数。
  • show args:查看设置好的参数。
  • info program:查看程序的是否在运行,进程号,被暂停的原因。

分割窗口

  • layout:分割窗口。
  • layout src:显示源代码窗口。
  • layout asm:显示反汇编窗口。
  • layout regs:显示源代码、反汇编、CPU 寄存器窗口。
  • layout split:显示源代码、反汇编窗口。
  • Ctrl + L:刷新窗口。