[调试技术][GDB] GDB使用概述

前言：

linux环境下几乎只有gdb可用，windows环境下windbg也是以gdb作为底部承载，因此gdb的重要作用可见一斑，但gdb作为基础套件，其不具备界面展示，因此使用起来不是很方便，这里对其做简要的使用说明。

 

前提条件：

使用gdb进行调试必须满足以下至少一个条件：

1）在编译时使用了-g选项，那么得到的二进制文件便是包含调试信息的，那么此二进制文件是可调试的；

2） 编译时没使用-g选项增加调试信息，但有与此二进制文件配套的debuginfo包，那么可以将此debuginfo包与gdb一起运行，此时相当于把调试信息打入二进制文件中。

注：debuginfo也是在编译时生成的，通常是通过-g选项生成带有调试信息的二进制文件，然后再使用objcopy将调试信息从二进制文件中分离出来，后面会介绍objcopy的使用

 

DebugInfo的来龙去脉：

• debuginfo是指gdb所使用的debug信息，比如使用gcc -g选项，编译的输出文件中就会包含debuginfo
• 一般情况下，都是把debuginfo和可执行文件分开，因为放在一起，会导致可执行文件过大
• 如何获得可执行文件和debuginfo呢？使用如下命令可以

objcopy --only-keep-debug ./a.out a.out.debug    

#这里拷贝出来，此时可执行文件中还是有debuginfo的，多出来一个.debug文件，原来的a.out大小不变

• 如果把a.out瘦身呢？使用如下命令可以

objcopy --strip-debug ./a.out（也可以使用strip --strip-debug ./a.out）

#此时，在使用gdb来调试a.out的时候，已经不行了，报错no debugging symbols found

• 该怎么使用debuginfo呢？使用如下命令即可

objcopy --add-gnu-debuglink=a.out.debug ./a.out
  
#此时，在使用gdb来调试a.out，发现可以了

• 为什么加了有debuginfo ，调试的时候有些地方仍然没有debug信息

 -g 选项默认不会包括一些宏定义的信息。可以在编译时使用-g3

 

GDB使用细节：

启动并调试：            gdb program
带core文件启动并调试：   gdb program core  （执行后，停在哪，系统就down在哪）
调试一个运行中的进程：   gdb program 1234  或 gdb - 1234  (1234是进程号)
过滤gdb产品信息运行gdb：    gdb --silent
在gdb环境中运行shell命令：  shell ls
在gdb环境中运行make命令：   make all
转移gdb输出到文件中：set logging on      set logging file filename   （filename是文件名）

#1  - 命令补全，和shell一样，用TAB补全，同样有双击TAB罗列可选项的功能

#2  - 基本命令
      run     启动程序 
      start   主函数处设置断点，启动程序，每次过来执行都会停住，相当于一个长期断点
      starti  主函数处设置断点，启动程序，仅在第一个过来执行时会挺住，相当于一次性断点
      set args  设置运行参数，进入交互界面后，set args arg1 arg2，依次设置参数1——arg1 和 参数2——arg2
      show args 查看已设置的参数
      continue  一直执行，知道下一个断点，若无断点，则一直执行到程序结束
      bt      输出当前调用栈
      n       step over 
      s       step into
      
      break   设置断点
                break lineno                      当前文件的指定行处
                break filename:lineno             特定文件的指定行处
                break functionname                当前文件的指定函数入口
                break filename:functionname       特定文件的指定函数入口
                break *address                    某个虚拟地址
                break                             下一条指令处
                break ... if xxx                  满足xxx条件，停在...处（...为上面提到的lineno、functionname等等）
                                                  比如：break printf if i>100
      info    查看相关信息
                info break                        查看断点信息
                info threads                      查看线程信息
                info r                            查看寄存器信息
                
      condition 为断点加条件（类似于break ... if xxx，更细化）
                假设已经设置了断点3
                condition 3 a>10                  当a>10的时候，在3号断点停住
                condition 3                       清除加在3号断点上的条件（比如上面的a>10）
                
      ignore 3 100                                进入断点3的前100次将被忽略，从101次开始断点才有效                
            
                                          
#3  - 多进程调试
      默认情况下，gdb跟踪父进程
      可以在任何时候设置跟踪子进程：set follow-fork-mode childe
      
      那么exec系列函数是否能够使用gdb跟踪呢？
      
#4  - 多线程调试
      info threads    查看所有线程（其中带*号的为当前线程）
      thread 2        切换到2号线程
      where           输出线程调用栈（对应bt）
      break ... thread 2  为2号线程打上断点（...为之前提到的lineno、functionname等等）

 

进阶用法：

#1  输出字符串
      p （char *）字符串初始地址
      
#2  输出完整字符串
      gdb的字符串输出有长度限制，最多只能输出多少个，可使用show print elements查看
      当字符串商都超过这个限制时，可以通过set print elements N，来把这个限制扩展到N个字符
      
#3  gdb value <optimized out>的解决方式
        调整优化深度，默认优化深度为-O2，调整为-O0即可
        
===================================================GDB 进阶=====================================================

#1    http://linuxtools-rst.readthedocs.io/zh_CN/latest/tool/gdb.html

#2    打印表达式
            print 表达式：简记为 p ，其中“表达式”可以是任何当前正在被测试程序的有效表达式，比如当前正在调试C语言的程序，
                         那么“表达式”可以是任何C语言的有效表达式，包括数字，变量甚至是函数调用。
            print a：将显示整数 a 的值
            print ++a：将把 a 中的值加1,并显示出来
            print name：将显示字符串 name 的值
            print gdb_test(22)：将以整数22作为参数调用 gdb_test() 函数
            print gdb_test(a)：将以变量 a 作为参数调用 gdb_test() 函数
            display 表达式：在单步运行时将非常有用，使用display命令设置一个表达式后，它将在每次单步进行指令后，紧接着输
                           出被设置的表达式及值。如： display a
            watch 表达式：设置一个监视点，一旦被监视的“表达式”的值改变，gdb将强行终止正在被调试的程序。如： watch a
            whatis ：查询变量或函数
            info function： 查询函数
            扩展info locals： 显示当前堆栈页的所有变量
            
#3    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 参数:指定运行时的参数
            show args：查看设置好的参数
            info program： 来查看程序的是否在运行，进程号，被暂停的原因。
            
#4          分割窗口
            layout：用于分割窗口，可以一边查看代码，一边测试：
            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/反汇编和CPU寄存器窗口
            layout split：显示源代码和反汇编窗口
            Ctrl + L：刷新窗口
            
#5          更强大的工具 --    cgdb
            cgdb可以看作gdb的界面增强版,用来替代gdb的 gdb -tui。cgdb主要功能是在调试时进行代码的同步显示，这无疑增加了调试的方便性，
            提高了调试效率。界面类似vi，符合unix/linux下开发人员习惯;如果熟悉gdb和vi，几乎可以立即使用cgdb。