Linux基础开发工具——gdb/cgdb(7)

前言

  Linux学习继续，话说这个操作系统的名字看起来就很酷！

  vim 可以编写代码，gcc/g++ 可以编译代码，此时只最后一件神器，就能进行完整的开发工作，那就是通过 gdb 调试代码，毕竟谁都不敢保证自己的代码没有问题，所以就有调试器这种东西帮助我们定位问题，进而解决问题

一、生成可调试文件

  在正式开始进入gdb调试环节前，我们先来检查一下是否下载好了gdb

# 用来检查
$ gdb --version

# 用来下载
$ sudo yum install -y gdb

  可是当我们用gdb进入编译好的可执行文件后，会发现什么指令都用不了，除了q退出gdb程序或者r运行程序

  原因很简单：gcc/g++ 默认生成的程序为 release 发行版，也就是说不含调试信息，所以我们首先要解决这个问题

release 与 debug

  程序分为 release 与 debug 两个版本，其中前者是给测试工程师找毛病的，而后者则是我们开发使用的版本，debug 内置很多调试信息，因此它能很好的进行调试

  而 gcc/g++ 默认不会生成 debug 版的可执行程序，我们可以通过指令来搜索默认生成的程序中是否含有调试信息

  想要解决问题也很简单：在编译时，指定编译器生成 debug 版的程序就行了，又因为我们之前已经学习了Makefile，于是这样改就可以了

  接下来就可以愉快的进入 gdb 进行调试了

二、调试打开与关闭

启动调试

  我们调试的对象是已经生成的可执行程序，并非最开始的源文件

这很好理解，因为在VS中也是先编译、再调试

  通过 gdb + 可执行文件名字 指令可以开始调试

l 查看代码

  只要进入了 gdb ，我们可以通过 l 指令随时随地查看我们的代码，且查看代码时不会干扰其他调试命令

  l 命令一般是配合数字进行查看，每次只可查看十行，如 l 1 就表示从代码第一行开始查看其前后十行，按回车后可接着往下展示，直到代码展示完毕

(gdb) l 1	//从代码第一行开始查看其前后十行
(gdb) l	//默认查看代码最中间的十行内容

退出调试

  gdb 退出不像 vim 那样麻烦，指令 q 就表示退出 gdb 调试

(gdb) q	//退出 gdb 调试

运行与断点

  调试最重要的目的是帮助我们快速定位到问题，然后分析解决，此时断点就显得很重要了，如果没有断点，那只能一步步的调试，效率很低，下面就来看看如何让程序在 gdb 中跑起来及断点相关操作

r 运行程序

  gdb 中能直接快速运行程序，假设没有断点，那么程序会直接运行出结果

(gdb) r	//运行程序

  其实此时可以直接把这个看作VS中的黑框框，r 就相当于 F5 ，在没有断点的情况下，程序会直接出结果的，而最终的结果值也会紧跟着输出

b 断点操作

  断点在 gdb 中意为 breakpoint ，其中首字母 b 就表示断点的意思，因为是纯命令行操作，所以刚开始调试麻烦点是必然的

(gdb) b 行号	//在指定行号打断点
(gdb) b 函数名	//在指定函数处打断点

  注意： 纯命令打的断点不如图形化界面直观，但我们也可以通过指令查看断点信息

查看断点信息

(gdb) info b	//查看所有断点信息

编号含义

  查看断点信息时，会发现有一栏 num ，这表示每个断点的编号，因为我们不能直接对断点进行区分，于是就需要引入编号这个概念，这个概念在 gdb 很多地方都有体现

  注意： 除非 gdb 关闭，否则它的编号是一直累计的，比如我们把断点1、2都删了，然后再新打一个断点，断点编号就为3

取消断点

  有时候想取消断点，就可以通过 d 断点编号，取消指定断点

(gdb) d 断点编号	//由此可见断点编号的重要性

  有了断点之后，我们就可以配合 r 指令，运行至断点处

  注意： 不同于VS中的 F5，r 指令要么运行至最近一个断点处，要么将程序运行完，也就是说，r 是无法实现两个断点间移动的，再次按 r 会提示是否重新运行程序

单行与单步

  调试这个东西总得一步一步来，不然问题就不好找到了

n 单行调试

  单行调试即逐过程调试，对应着VS中的 F10，即遇到函数不会进入，指令为 n

(gdb) n //单行调试，不会进入函数内部

  单行：一行一行的来，每次运行完一行内容即可

s 单步调试

  单步调试对应着VS中的 F11 ，不同于单行调试，单步调试能进入函数内部，指令为 s

(gdb) s	//单步运行，会进入函数内部

  单步：即一步一步的来，如果遇到函数，就会进入函数内部，确保程序的每一步都被执行

三、查看变量

  调试过程中还有一个很重要的工作：查看变量信息，如VS中的监视窗口，假设没有监视功能，那么我们可能连变量的变化情况都无法捕捉到，庆幸的是 gdb 支持监视功能

bt 查看调用堆栈

  程序运行时，会先为 main 函数建立栈帧，然后运行程序，如果遇到函数，就会为函数建立栈帧，执行函数，因此程序的运行本质上就是栈帧的创建与销毁

  我们可以通过指令 bt 查看当前程序的堆栈调用情况

p 临时查看变量

  指令 p 变量 可以查看指定变量的信息

(gdb) p 变量	//查看变量的信息

  注意： 指令 p 只能做到临时监视，当执行下一条指令后，原来监视的变量就看不到了；可以看出，p 监视出的值也是有编号的，每调用一次指令，编号就会累加一次

display 常显示变量

  gdb 当然也支持一直监视变量，使用指令 display 即可

(gdb) display 变量	//常显示变量信息，不会随着指令的执行而消失

  注意： 如果我们忘记了程序中有哪些变量，可以随时随地通过 l 指令查看，像这种查看式的指令，是不会影响其他指令运行的；不难发现，常显示的变量也有属于自己的编号，这个编号运行机制跟断点的一样，只要 gdb 不退出，它是会一直累加的

  编号存在的主要意义就是方便我们进行监视变量删除:

(gdb) undisplay 变量编号	//取消监视指定变量

四、快速跳转

  gdb 提供了一些快速跳转的指令，赋予了我们在不打断点的情况下进行跳转的权力（注：先要打断点将程序运行起来），这是VS做不到的

until 指定行

  程序运行后，我们可以直接通过 until 行号 的方式跳转至指定行，这个指令通常用来跳过循环

(gdb) until 行号	//跳转至指定行

finish 函数

  这个指令主要是针对函数的，直接 finish 就可以在不打断点的情况下，跑完当前函数

(gdb) finish 	//在不打断点的情况下跑完当前函数

c 断点

  这个指令就是针对断点的了，前面说过 r 无法实现两个断点间的跳转，因此有一个专门的命令 c 进行断点跳转（注：依然需要先通过 r 指令把程序跑起来）

(gdb) c	//进行断点间的跳转

五、其他指令

disable 断点使能

  使能 的意思就是开关，比如电灯的开与关，我们的断点也能设置开关状态，在不取消断点的情况下让断点失效

(gdb) disable 断点编号	//关闭断点

能关闭当然也能打开

(gdb) enable 断点编号	//打开断点

set var 设置条件

  这可厉害了，可以在调试的时候直接将变量改为想要的值

ptype 查看变量类型

六、cgdb

  你不得不说，gdb的调试真的麻烦，所以我们需要可以安装这个更棒的调试工具——cgdb！！！

# 下载命令
$ Ubuntu: sudo apt-get install -y cgdb
$ Centos: sudo yum install -y cgdb

  一样的用 cgdb + 可执行文件名字 进入调试

这样是不是就好很多了，嘻嘻，谁用谁知道！！！

watch 监视变量

  执⾏时监视⼀个表达式（如变量）的值，如果监视的表达式在程序运⾏期间的值发⽣变化，GDB 会暂停程序的执⾏，并通知使⽤者

  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

条件断点

1. 条件断点添加常⻅两种⽅式：1. 新增 2. 给已有断点追加
2. 注意两者的语法有区别，不要写错了
3. 新增： b ⾏号/⽂件名:⾏号/函数名 if i == 30(条件)
4. 给已有断点追加：condition 2 i==30， 其中2是已有断点编号，没有if

总结

  gdb 是一款功能丰富的调试器，它赋予了我们在纯命令行环境下调试代码的能力，虽然它的使用门槛高，但用熟后就会很顺手，配合我们之前学习过的 vim、gcc ，能做到像VS那样的开发环境，让我们的 Linux 使用场景更加丰富