【Linux】Linux下调试器gdb的使用

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一、前言

前几篇 Linux 博客中，我们分别学习了与编辑、编译、自动化构建代码、上传代码的工具。而今天，我们将学习最后一个工具 —— Linux 下的调试器 gdb 。

而 gdb 这个调试工具的指令有很多，且在 Linux 下并没有图形化界面，所以 gdb 调试的体验并不是很好。

所以对于 gdb ，我们的学习目标就是会常用的操作。对于生僻的操作，我们简单介绍，对于常用的操作，我们进行演示。做到学习了前几篇博客之后能在 Linux 上，进行简单的线上开发。

这样也减少了我们学习的成本。

好了，我们这就开始今天的学习。

二、铺垫

在讲解使用之前，我们先进行一下铺垫：

程序的发布方式有两种，debug 模式和 release 模式 ，分别是调试版本和发布版本。

debug 模式是程序员在自主编写代码时的模式，在 debug 模式下是 含有调试信息 的；而 release 模式下是 不含调试信息 的 ，且 release 进行了各种优化，方便用户使用。

在 Linux 的 gcc/g++ 编译器下编译的代码往往都是 release 版本 。其实对于这点也很容易想通，我们平常的开发一般是在 ide 上进行，当产品发布时再到 Linux 上进行线上发布，且测试人员测的也是 release 版本的代码。所以为什么是 release 版本就很容易想通了。

事实胜于雄辩，我们再证明一下 ：

调试代码：

#include<stdio.h>intaddToTop(int top){printf("enter addToTop\n");int sum =0;for(int i =1; i <= top;++i){
        sum += i;}printf("quit addToTop\n");return sum;}intmain(){int top =100;int res =addToTop(top);printf("result = %d\n", res);return0;}

Makefile：

test:test.c
        gcc test.c -o test -std=c99
.PHONY:clean
clean:
        rm -f test

(注：在循环内定义变量为 c99 标准，所以编译时需要加上

-std=c99

)

Release ：

编译一下文件，并将生成可执行程序改名为

test-release

。

按

gdb test-release

进入调试：

no debugging symbols found：没有调试信息

而 release 版本是没有调试信息的，没有调试信息就无法调试。

按 quit 退出调试。

在 Linux 中，编译时添加 -g 选项，就是让 gcc/g++ 编译时以 debug 形式编译 。

Debug ：

所以修改一下 Makefile ：

gcc test.c -o test -g -std=c99

然后继续进行编译，并将编译出的内容改名为 test-debug ：

gdb-test-debug 开始调试：

这时就可以调试了，验证完毕，按 quit 退出调试。

对比生成文件大小 ：

debug 的文件，比 release 大。就是因为里面包含了调试信息等内容。

拓展 ：

readelf 指令：读取可执行程序的二进制构成，可执行程序遵守二进制排布规则：elf

用

readelf -S test-debug | grep -i debug

忽略大小写筛一下含有 debug 的信息：

当然如果直接查看 test-debug 的二进制排布的话，也可以看到

.data .bss .rodata

等字段，这些也都是我们的老熟人：已初始化全局数据区、未初始化全局数据区以及常量字符串所在的只读全局数据区。

由于图比较大，我就不放出来了，大家感兴趣可以下去查看一下。

好了，讲了这么多，我们的铺垫总结起来无非就是三点 ：

1. 程序有两种发布方式：debug 模式 和 release模式
2. Linux 下 gcc/g++ 编译处的二进制程序默认是 release 模式
3. 要启用 gdb 调试，必须在编译生成可执行程序时加上 -g 选项

三、指令集和使用

1、指令集

/

代表的就是或者，比如

list / l

就是两者都可以，后一个通常为简写，一般使用简写。

• gdb file ：开始调试
• list／l 行号：显示源代码，接着上次的位置往下列，每次列10行。list 通常简写为 l 。
• list 0/1 ：从源代码的第一行开始显示代码，每次列 10 行
• list／l 函数名：列出某个函数的源代码，10行
• r / run：运行程序，类似于 vs 上的 f5 ，如果有断点就停在第一个断点处，否则直接执行程序
• n / next：单条执行。也被叫做 逐过程 ，和 vs 上的 f5 一样，遇到函数会直接把函数执行完
• s /step：进入函数调用。也被叫做 逐语句 ，按住会进入函数，包括库函数
• break / 行号：在某一行设置断点
• break 函数名：在某个函数开头设置断点
• info breakpoints/break/b ：查看断点信息，查看的断点以编号形式排布，从 1 开始。
• finish：执行到当前函数返回，然后停下来等待命令
• print / p：打印表达式的值，通过表达式可以修改变量的值或者调用函数
• p 变量：打印变量值，类比于短暂监视窗口
• set var：修改变量的值。常用语循环，比如跳转到第 n 次循环
• continue / c：从当前位置开始连续而非单步执行程序。说白了就是从一个断点处，直接运行到下一个断点处，类比于 vs 上的 f5 在断点进行跳转
• delete breakpoints：删除所有断点
• delete breakpoints n：删除序号为 n 的断点
• disable breakpoints：禁用断点，改变断点使能
• enable breakpoints：启用断点
• display 变量名：跟踪查看一个变量，每次停下来都显示它的值（监视窗口常显示）
• undisplay 编号：取消对先前设置的那些变量的跟踪，若使用 undisplag 则全部取消
• until 行号：在函数内进行指定位置跳转，执行完区间代码
• breaktrace / bt：查看各级函数调用及参数。说白了就是查看调用链
• info / i locals：查看当前栈帧局部变量的值
• quit：退出gdb调试

提示：gdb 会记住最近一次的指令，比如上次 l 0 进行翻阅查看，之后一直回车就可以显示出内容。

2、演示

**

list / l

：显示内容**

显示函数部分的话，只要求显示片段含有函数名。

list 是查看内容的指令，它不影响实际的调试指令，也就是说 list 显示的内容并不会干扰到当前的调试次序。

断点操作 ：

**

b

行号 和

b

函数名：打断点**

**

info breakpoints/break/b

：查看断点信息**

解释：

• num：断点编号，从 1 开始
• enb：代表着断点使能。y代表打开；n代表关闭
• what：说明断点是什么，在哪个函数中，在哪个文件，第几行。

过渡步骤：运行

r

跳转到断点，在断点处停下来

此刻 info b 查看断点信息：

显示信息：

breakpoint already hit 1 time

代表断点命中一次

**

d

断点编号：删除断点(是编号不是行号)

d break

：删除所有断点**

d break 可以删除所有断点，同理 d breakpoints 和 break breakpoints 也都对

删除时会询问是否删除，y 代表 yes ，n 代表 no

**

disable b num

：关闭断点使能

enable b num

：打开断点使能**

分别显示了断点打开和关闭的过程

info b ：可以直接关闭所有的断点使能

这一过程就像 vs 上设置空断点一样

**

info

：查看 info 可以查阅的信息**

逐过程和逐语句 ：

**

next/n

：逐过程，一步可以走掉一个函数，相当于 vs 中的 f10**

一次走过了函数，函数中打印的内容也会显示出来

还会显示当前行数，以及当前行的内容

**

s

：逐语句，一次走一条代码，可进入函数，同样的库函数也会进入**

调用一个函数，就要把函数调用的数据进行压栈

调试位置变成整个代码的第一行

addToTop函数第一行为整个程序的第五行

显示行号和内容

**

bt

：查看调用链**

看到一个函数调用的过程，压栈的过程，main函数在栈底，addtotop就像被压栈了，被压到栈顶

查询数据和常显示数据：

**

p

变量名/地址：暂时查询变量**

使用完该指令之后，会给变量一个对应的编号

这个数据只是短暂显示，下次执行指令会消失

**

display

变量名：常显示变量的数据**

常显示变量数据，类似于 vs 中的监视窗口，display 显示的数据伴随着调试过程一直存在

且会按照 display 的顺序给上相应的编号，显示为倒序显示

**

undisplay

编号 ：取消变量的显示**

undisplay 取消显示后，每次执行不会显示刚刚取消的变量

**

until

行号：不打断点，在函数内进行指定位置跳转，执行完区间代码**

刚刚还在执行循环中的内容，使用 until 直接跳转到 11 行，把循环执行完毕

**

finish

：执行到当前函数返回，然后停下来等待命令**

假设当前已经进入行数，想要直接跑完这个函数，函数中没有任何断点，跑完之后就停下来：

这样就直接跑完了函数，并显示了返回结果

再次 n 就是返回主函数，并执行完调用函数的语句，返回下一行

**

continue / c

：从一个断点处，直接运行至下一个断点**

跳转到下一个断点处，并把跳转过程中打印的内容显示出来

**

set var

：修改变量的值，很适用与循环跳转到指定循环次**

在循环中使用 set var i=100 ，直接跳转到 i=99 时的循环次

四、结语

到这里本篇文章就到此结束了。

其实调试本质上就是查找问题的过程，调试完成再根据查找到的问题，修改程序，随后再进行测试，看问题是否已经解决 。

而调试一个程序员必备的技能，我们在日常写代码时，就要慢慢培养自己调试和快速定位错误，即排错的能力。

所以专门讲一下调试器的使用还是很有必要的。

但是对于 gdb ，这个调试器其实使用起来还是挺有难度的。一是因为它没有图形化界面；二是因为它指令繁杂。所以使用 gdb 调试只需要掌握基本就好，看完文章也就差不多了。

而我们的日常开发和调试还是在平常用的

    I
   
   
    D
   
   
    E
   
  
  
   IDE
  
 
IDE 上，所以不必担心。

建议看完文章的小伙伴也可以下去实操一下，只有操作过才知道会不会。

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