【Linux系统】—— 调试器 gdb/cgdb的使用

1 前置准备

  程序的发布方式有两种， debug 模式和 release 模式， Linux gcc/g++ 出来的⼆进制程序，默认是 release 模式。
  程序要调试，必须是debug模式
  要使用 gdb 调试，必须在使用 gcc/g++ 源代码⽣成⼆进制程序的时候，加上 「-g」 选项，如果没有添加，程序无法被编译

• 「-g」选项：让最后形成的可执行程序，添加调试信息 —— $debug$ 模式

$ gcc mycmd.c -o mycmd # 默认模式，不⽀持调试
$ file mycmd
mycmd: ELF 64-bit LSB shared object, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically
linked, interpreter /lib64/ld-linux-px86-64.so.2,
BuildID[sha1]=82f5cbaada10a9987d9f325384861a88d278b160, for GNU/Linux
3.2.0, not stripped


$ gcc mycmd.c -o mycmd -g # debug模式
$ file mycmd
mycmd: ELF 64-bit LSB shared object, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically
linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2,
BuildID[sha1]=3d5a2317809ef86c7827e9199cfefa622e3c187f, for GNU/Linux
3.2.0, with debug_info, not stripped

  
样例代码：

#include <stdio.h>

int Sum(int s, int e)
{
    int result = 0;
    for(int i = s; i <= e; i++)
    {   
        result += i;
    }   
    return result;
} 

int main()
{
    int start = 1;
    int end = 100;
    printf("I will begin\n");
    int n = Sum(start, end);
    printf("running done, result is: [%d-%d]=%d\n", start, end, n); 
    return 0;
}

2 快速认识 gdb

$gdb$下载：

• sudo apt install -y gdb / sudo yum install -y gdb

进入调试：

• gdb 可执行文件

退出调试：

• q(quit)

  

常见选项：

• 「-q」：安静模式，不打印介绍信息和版本信息

  

查看源码：

• l(list)： 查看源程序代码，默认显示 10 行，按回车键继续看余下的。 后面可以跟文件名表明要看的指定文件，默认当前文件
• l(list) 【指定文件】

  

注：l(list) 后面加行号，查看指定行号的前后十行

3 cgdb/gdb 的使用

3.1 简单认识 cgdb

  看了 $gdb$ 的基础操作，许多小伙伴都会认为 $gdb$ 难用。也难怪，我调试的时候连看个源代码都那么麻烦，我还怎么调试。
  为了解决 $gdb$ 难用的问题，可以使用 cgdb 进行调试

  $cgdb$ 和 $gdb$ 的命令是一模一样的，但 $cgdb$ 可以给我们动态呈现我们的代码

cgdb下载指令:

• Ubuntu: sudo apt-get install -y cgdb
• Centos: sudo yum install -y cgdb

cgdb 界面：
  

3.2 打断点 / 删断点

开始调试(相当于VS：F5)：

• r(run)：程序开始运行，遇到断点停止否则运行至结束
    
    
  程序运行中可以再次按:「r」，从新开始调试( gdb 会出现提示，按 y 即可)

设置断点(相当于VS：F9)：

• b(break)：在某行设置断点 使用指令： b [行号] /  b [指定文件:] [行号]  /  b [指定文件:][指定函数名]
    
    
  注：给函数名打断点实际上是给函数的第一句指令打断点

查看断点:

• 使用指令：info b

  
显示断点信息对应的含义：

• Num：断点编号
• Disp：断点执行一次之后是否有效 keep：有效 dis：无效
• Enb： 当前断点是否有效 y：有效 n：无效
• Address：断点内存地址
• What：位置

删除断点：

• 使用指令：d(delete) 断点编号

  
注：删除断点只能根据断点编号删除，不能根据行号删除
  
  
  2 号断点被删除后，3 号断点的编号并没有变成 2 号，新增的断点也是从 4 号开始。所以断点编号不会被修改，依次线性递增，除非退出再进入 gdb / cgdb。

禁用断点：
  断点是可以被使能的，即用的时候打开，不用的使用关闭（不是删除）
  为什么要禁用断点呢？我既然不用了，直接删掉它不就行了吗。每个断点打的位置都是有讲究，可能这次调试你不需要用这断点，便把断点删掉了，但下次再调试就不知道之前这个断点打在哪里了。
  正确的做法是将断点使能(使之能或使之不能)，这样的断点的痕迹还在，就能找到历史的调试痕迹

  
使用指令：

• disable 断点编号

  
注：只有打断点是行号，其他对断点的操作都是断点编号

打开断点：

• 使用指令：enable 断点编号
  

3.3 逐过程 / 逐语句

逐过程（相当于VS：F10）

• 使用指令：n(next)

  
逐语句（相当于VS：F11）

• 使用指令：s(step)

  
注：gdb / cgdb 会自动记录最新的指令，按 “回车” 可以自动执行最新的指令

3.4 查看变量

临时查看变量值

• 使用指令：p 变量名

  

常久显示变量值（相当于VS的监视窗口）

• 使用指令：display 变量名

  

删除显示的变量名

• 使用指令：undisplay 常显示的编号

  

查看当前函数定义的所以临时变量

• 使用指令：info locals

  

调用栈帧：

• 使用指令：bt
  

Sum的函数栈帧   

  递归类的程序我们就可以用 bt 来看其调用栈

3.5 快速跳转

运行至下一个断点处（相当于VS：F5）

• 使用指令：c(continue)
  

直接执行到当前函数返回处，然后停止

• 使用指令：finish

  

跳出当前循环

• 使用指令：until 行号

  
  
  until 可以用来跳转至指定行，常用来跳出当前确定没出错的循环。严格意义上不是跳转，而是将循环当前循环跑完了

4 cgdb/gdb 调试技巧

4.1 watch

  「watch」可以用来监视变量或者某个表达式的变化，如果监视的表达式在程序运行期间的值发⽣变化，gdb会通知使用者

  删除「watch」和删除断点一样，使用「d」指令

  「watch」有什么用呢？
  最主要的用途是：如果你有⼀些变量不应该修改，但是你怀疑它修改导致了问题，你可以「watch」它，如果变化了，就会通知你

4.2 「set var」确定问题原因

  我们故意写个错误代码：我们设置一个标志位 flag，为 1 得到正数 result；-1 得到负的 result，但现在粗心的将 flag 的值设为 0

  
  进入 gdb 利用「set var」调试

  所以我们可以用「set var」确定并更改我们出错的原因

4.3 条件断点

int Sum(int s, int e)
{
    int result = 0;
    for(int i = s; i <= e; i++)
    {   
        result += i;
    }   
    return result * flag;
} 

  
  上述函数，如果我们想直接看 i = 10 时的各变量值怎么办，即跳过部分循环。
  在VS调试中，我们往往是，添加语句 if(i == 10)，并在该语句打断点

int Sum(int s, int e)
{
    int result = 0;
    for(int i = s; i <= e; i++)
    {   
    	if(i == 10)
    		printf("hehe"); //添加语句，并将断点打在该语句上
    		
        result += i;
    }   
    return result * flag;
} 

在 gdb 的调试中，我们可以用条件判断来做到

• 使用指令：b 行号 if 条件

  
例如：result += i;语句在第12行

  

  
  删除条件断点的方法同样是用命令：「d」

给已经存在的断点设置条件

• 使用指令：condition 断点编号 条件(注：没有if)

  

5 概念理解

  调试的本质是什么？
  调试的本质是帮我们解决问题吗？我们仔细想一想，好像 VS 的调试器、gdb/cgdb 等工具并没有帮我们解决，它们仅仅是给程序员追踪内存、查看变量等，真正去解决问题的还是我们自己。
  所以调试的第一件事情就是先找到问题。调试器就是帮我们找到问题的，找到问题后，我们要查看问题代码的上下文做排除，最后才能解决问题。解决问题并不是调试器帮我们解决问题，是我们自己解决问题。

  所以，我们用调试器调试时，最核心的就是用调试器找到问题。

gdb 有很多命令是帮我们找到问题的，最核心的就是：

• c：通过断点进行分块，以块为单位快速定位区域
• finish：确认问题是否在当前函数内
• until：局部区域快速执行

  
  如何快速找到问题所在呢？
  比如现在有 100 行代码，我们可以分别在第 25 行、50 行、75 行打上断点，这样我们就利用断点完成了代码的分块。让程序直接运行到各个断点处，就能知道是哪一块代码出现问题了。
  在工程项目中，往往几十上百万行代码，又如何利用断点快速找到问题的根源呢？
  我们可以现在项目的中间处打个断点，看问题出现那个部分；再在出问题部分的中间打个断点……以此类推，用二分查找的方式快速找到问题所在

  
  断点的本质是什么？
  断点的本质是对代码进行切块，以块为单位快速定位问题区

6 gdb/cgdb 指令一览

  好啦，本期关于调试器 gdb/cgdb的使用就介绍到这里啦，希望本期博客能对你有所帮助。同时，如果有错误的地方请多多指正，让我们在 Linux 的学习路上一起进步！