一、简介
通过gdb调试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，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。
本文将主要介绍linux下的gdb调试工具常用的命令和具体的使用实例。
二、调试过程介绍
2.1 编译程序加参数时生成调试信息
-g 和 -ggdb 都是令 gcc 生成调试信息，但是它们也是有区别的
| 选项 | 解析 |
|---|---|
| g | 该选项可以利用操作系统的“原生格式（native format）”生成调试信息。GDB 可以直接利用这个信息，其它调试器也可以使用这个调试信息 |
| ggdb | 使 GCC为GDB 生成专用的更为丰富的调试信息，但是，此时就不能用其他的调试器来进行调试了 (如 ddx) |
-g也是分级别的
| 选项 | 解析 |
|---|---|
| g1 | 级别1（-g1）不包含局部变量和与行号有关的调试信息，因此只能够用于回溯跟踪和堆栈转储之用。回溯跟踪指的是监视程序在运行过程中的函数调用历史，堆栈转储则是一种以原始的十六进制格式保存程序执行环境的方法，两者都是经常用到的调试手段 |
| g2 | 这是默认的级别，此时产生的调试信息包括扩展的符号表、行号、局部或外部变量信息 |
| g3 | 包含级别2中的所有调试信息，以及源代码中定义的宏 |
2.2 gdb调试常用命令解析
| 命令 | 解析 |
|---|---|
| file [filename] | 装入想要调试的可执行文件 |
| kill [filename] | 终止正在调试的程序 |
| break [file:]function | 在(file文件的)function函数中设置一个断点 |
| clear | 删除一个断点，这个命令需要指定代码行或者函数名作为参数 |
| run [arglist] | 运行您的程序 (如果指定了arglist,则将arglist作为参数运行程序) |
| bt Backtrace: | 显示程序堆栈信息 |
| print expr | 打印表达式的值 |
| continue | 继续运行您的程序 (在停止之后，比如在一个断点之后) |
| list | 列出产生执行文件的源代码的一部分 |
| next | 单步执行 (在停止之后); 跳过函数调用 |
| nexti | 执行下一行的源代码中的一条汇编指令 |
| set | 设置变量的值。例如：set nval=54 将把54保存到nval变量中 |
| step | 单步执行 (在停止之后); 进入函数调用 |
| stepi | 继续执行程序下一行源代码中的汇编指令。如果是函数调用，这个命令将进入函数的内部，单步执行函数中的汇编代码 |
| watch | 使你能监视一个变量的值而不管它何时被改变 |
| rwatch | 指定一个变量，如果这个变量被读，则暂停程序运行，在调试器中显示信息，并等待下一个调试命令。参考rwatch和watch命令 |
| awatch | 指定一个变量，如果这个变量被读或者被写，则暂停程序运行，在调试器中显示信息，并等待下一个调试命令。参考rwatch和watch命令 |
| Ctrl-C | 在当前位置停止执行正在执行的程序，断点在当前行 |
| disable | 禁止断点功能，这个命令需要禁止的断点在断点列表索引值作为参数 |
| display | 在断点的停止的地方，显示指定的表达式的值。(显示变量) |
| undisplay | 删除一个display设置的变量显示。这个命令需要将display list中的索引做参数 |
| enable | 允许断点功能，这个命令需要允许的断点在断点列表索引值作为参数 |
| finish | 继续执行，直到当前函数返回 |
| ignore | 忽略某个断点制定的次数。例：ignore 4 23 忽略断点4的23次运行，在第24次的时候中断 |
| info [name] | 查看name信息 |
| load | 动态载入一个可执行文件到调试器 |
| xbreak | 在当前函数的退出的点上设置一个断点 |
| whatis | 显示变量的值和类型 |
| ptype | 显示变量的类型 |
| return | 强制从当前函数返回 |
| 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) |
| make | 使你能不退出 gdb 就可以重新产生可执行文件 |
| shell | 使你能不离开 gdb 就执行 UNIX shell 命令 |
| help [name] | 显示GDB命令的信息，或者显示如何使用GDB的总体信息 |
| quit | 退出gdb |
2.3 gdb调试常用参数解析
| 参数 | 解析 |
|---|---|
| -e | 指定可执行文件名 |
| -c | 指定coredump文件 |
| -d | 指定目录加入到源文件搜索路径 |
| –cd | 指定目录作为路径运行gdb |
| -s | 指定文件读取符号表 |
| -p | 指定attach进程 |
三、具体调试示例讲解
3.1 调试已运行的进程
(gdb) gdb -p 进程名 //对指定进程进行调试
(gdb) gdb attach 进程名
3.2 调试线程
(gdb) info thread //调试已运行的进程下再列出线程
(gdb) thread 线程号 //切换至线程
3.3 查看相关信息
(gdb) info thread //列出线程
(gdb) info register //列出寄存器
(gdb) info frame //列出栈帧
(gdb) info files //列出当前文件
(gdb) info share //列出当前共享库
3.4 修改程序执行相关参数
1、程序运行参数
set args 可指定运行时参数。如：
(gdb)set args 10 20 30 40 50
(gdb)show args 命令可以查看设置好的运行参数。
2、其他参数
| 参数 | 描述 |
|---|---|
| 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 USER=hchen |
| show environment [varname] | 查看环境变量 |
| show language | 查看当前的语言环境。如果GDB不能识为你所调试的编程语言，那么，C语言被认为是默认的环境。 |
| info frame | 查看当前函数的程序语言。 |
| info source | 查看当前文件的程序语言。 |
| info breakpoints | 显示所有断点 |
| info terminal | 显示程序用到的终端的模式 |
3.5 常用的调试步骤
1、断点的添加
使用break 或者b命令
| 命令 | 解析 |
|---|---|
| break function | 在进入指定函数时停住 |
| break n | 在指定行号停住，如(gdb) break 46 |
| break +offset或break -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。 |
| break | break命令没有参数时，表示在下一条指令处停住。 |
2、断点的删除
| 命令 | 解析 |
|---|---|
| 删除n号断点 | (gdb) delete n |
| 删除所有断点 | (gdb) delete |
| 清除行n上面的所有断点 | (gdb) clear n |
3、程序运行进度调试
（1）连续执行程序，直到遇到断点
(gdb)run|r
（2）继续执行程序，直到下个断点
(gdb) continue|c
（3）执行下一行语句
(gdb)next|n
（4）单步进入
(gdb) step|s
这样，也会执行一行代码，不过如果遇到函数的话就会进入函数的内部，再一行一行的执行。执行完当前函数返回到调用它的函数
（5）跳出当前函数
(gdb) finish
这里，运行程序，直到当前函数运行完毕返回再停止。例如进入的单步执行如果已经进入了某函数，可以退出该函数返回到它的调用函数中
（6）跳转指令
(gdb) jump location //指定下一条语句的运行点。可以是文件的行号，可以是file:line格式，可以是+num这种偏移量格式。表式着下一条运行语句位置
4、打印程序相关信息
（1） 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。
（2）打印数组
查看一段连续的内存空间的值。比如数组的一段，或是动态分配的数据的大小。你可以使用GDB的“@”操作符，“@”的左边是第一个内存的地址的值，“@”的右边则你你想查看内存的长度。例如，你的程序中有这样的语句：
int *array = (int *) malloc (len * sizeof (int));
于是，在GDB调试过程中，你可以以如下命令显示出这个动态数组的取值：
(gdb) p *array@len
@的左边是数组的首地址的值，也就是变量array所指向的内容，右边则是数据的长度，其
保存在变量len中，其输出结果，大约是下面这个样子的：
(gdb) p *array@len
$1 = {2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40}
如果是静态数组的话，可以直接用print数组名，就可以显示数组中所有数据的内容了
（3）源代码显示
| 命令 | 解析 |
|---|---|
| list n | 显示程序第n行的周围的源程序。 |
| list function | 显示函数名为function的函数的源程序。 |
| list +n | 显示当前行n后面的源程序。 |
| list -n | 显示当前行n前面的源程序。 |
| set listsize | 设置一次显示源代码的行数。 |
| show listsize | 查看当前listsize的设置。 |
（4）查看源代码的内存地址
你可以使用info line命令来查看源代码在内存中的地址。info line后面可以跟“行号”，“函
数名”，“文件名:行号”，“文件名:函数名”，这个命令会打印出所指定的源码在运行时的内
存地址，如：
(gdb) info line tst.c:func
Line 5 of "tst.c" starts at address 0x8048456 and ends at 0x804845d .
还有一个命令（disassemble）你可以查看源程序的当前执行时的机器码，这个命令会把目前
内存中的指令dump出来。
disassemble [Address]
(gdb) disassemble 0x00000000004008fd //反汇编包含给定地址的整个函数，包括其上方的指令。
disassemble [Start],[End]
(gdb) disassemble 0x000000000040068a,0x00000000004006ac // 指定要反汇编的起始地址和结束地址
disassemble [Function],+[Length]
(gdb) disassemble main, +10 //指定从给定地址或函数开始反汇编的字节数
disassemble /m [...]
指定此选项后，反汇编命令将显示与反汇编指令相对应的源代码行。例如：
(gdb) disassemble /m main
disassemble /r [...]
当指定此选项时，反汇编命令将显示所有反汇编指令的原始字节值。
(gdb) disassemble /r main
（5）查看内存地址保存的值
你可以使用examine命令（简写是x）来查看内存地址中的值。x命令的语法如下所示：
(gdb) x/nfu addr
n 是一个正整数，表示显示内存的长度，也就是说从当前地址向后显示几个地址的内容。
f 表示显示的格式，参见上面。如果地址所指的是字符串，那么格式可以是s，如果地十是
指令地址，那么格式可以是i。
u 表示从当前地址往后请求的字节数，如果不指定的话，GDB默认是4个bytes。u参数可
以用下面的字符来代替，b表示单字节，h表示双字节，w表示四字节，g表示八字节。当
我们指定了字节长度后，GDB会从指内存定的内存地址开始，读写指定字节，并把其当作
一个值取出来。
addr表示一个内存地址。
n/f/u三个参数可以一起使用。例如：
(gdb) x/3uh 0x54320 //从内存地址0x54320读取内容，h表示以双字节为一个单位，3表示三个单位，u表示按十六进制显示。
（6）查看寄存器
要查看寄存器的值，很简单，可以使用如下命令：
(gdb) info registers
查看寄存器的情况。（除了浮点寄存器）
(gdb) info all-registers
查看所有寄存器的情况。（包括浮点寄存器）
寄存器中放置了程序运行时的数据，比如程序当前运行的指令地址（ip），程序的当前堆栈
地址（sp）等等。你同样可以使用print命令来访问寄存器的情况，只需要在寄存器名字前
加一个$符号就可以了。如：p $eip。
（7）显示当前调用函数堆栈中的函数
(gdb) backtrace [-full] [n]
/*命令产生一张列表，包含着从最近的过程开始的所有有效过程和调用这些过程的参数。
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*/
（8）frame 命令详解
frame 或 f 会打印出这些信息：栈的层编号，当前的函数名，函数参数值，函数所在文件及行号，函数执行到的语句。
查看当前栈帧中存储的信息
(gdb) info frame
Stack level 0, frame at 0x7ffc1da10e80:
rip = 0x7f800008b4e3 in __epoll_wait_nocancel; saved rip = 0x5560eac8b902
called by frame at 0x7ffc1da11280
Arglist at 0x7ffc1da10e70, args:
Locals at 0x7ffc1da10e70, Previous frame's sp is 0x7ffc1da10e80
Saved registers:
rip at 0x7ffc1da10e78
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。
4、gdb其他命令用法
（1）搜索源代码
不仅如此，GDB还提供了源代码搜索的命令：
(gdb) forward-search //向前面搜索。
(gdb) reverse-search //从当前行的开始向后搜索
（2）设置观察点(WatchPoint)
观察点一般用来观察某个表达式(变量也是一种表达式)的值是否变化了。如果有变化，马上停住程序。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。一旦表达式值有变化时，马上停住程序
(gdb) watch i != 10
//这里，i != 10这个表达式一旦变化，则停住。watch <expr> 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(也是一种断点)。
（3）设置捕捉点(CatchPoint)
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
(gdb) info catch
//打印出当前的函数中的异常处理信息。
(gdb) info locals
//打印出当前函数中所有局部变量及其值。
（4）强制调用函数
(gdb) call <expr>
/*这里,<expr>可以是一个函数，这样就会返回函数的返回值，如果函数的返回类型是void那么就不会打印函数的返回值,但是实践发现，函数运行过程中的打印语句还是没有被打印出来。
表达式中可以一是函数，以此达到强制调用函数的目的。并显示函数的返回值，如果函数返
回值是void，那么就不显示。*/
另一个相似的命令也可以完成这一功能——print，print后面可以跟表达式，所以也可以用他
来调用函数，print和call的不同是，如果函数返回void，call则不显示，print则显示函数返
回值，并把该值存入历史数据中。
（5）终止一个正在调试的程序
(gdb) kill
//输入kill就会终止正在调试的程序了。
**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：
1、执行 detach 指令，使GDB调试器和程序分离；
2、执行 quit（或q）指令，退出GDB调试