【Linux】Linux工具——gdb

1. gdb 概述

GDB是GNU开源组织发布的一个强大的UNIX下的程序调试工具。或许，各位比较喜欢那种图形界面方式的，像VC、BCB等IDE的调试，但如果你是在 UNIX平台下做软件，你会发现GDB这个调试工具有比VC、BCB的图形化调试器更强大的功能。所谓“寸有所长，尺有所短”就是这个道理。

一般来说，GDB主要帮忙你完成下面四个方面的功能：

1、启动你的程序，可以按照你的自定义的要求随心所欲的运行程序。
2、可让被调试的程序在你所指定的调置的断点处停住。（断点可以是条件表达式）
3、当程序被停住时，可以检查此时你的程序中所发生的事。
4、动态的改变你程序的执行环境。

从上面看来，GDB和一般的调试工具没有什么两样，基本上也是完成这些功能，不过在细节上，你会发现GDB这个调试工具的强大，大家可能比较习惯了图形化的调试工具，但有时候，命令行的调试工具却有着图形化工具所不能完成的功能。

2.使用gdb

mycode.c

我们先生成一个Debug版本的可执行程序（gcc加上-g选项）

我们可以验证一下它是不是含有debug信息

很好，有

接下来我们就可以使用gdb进行调试了

在此之前要确保安装了gdb

2.1.显示代码

l(list) 行号/函数名 —— 显示对应的code，每次10行

首先若是直接【L】的话便会随机显示出该源文件中的随机10行内容，这不是我们想要的

若是【l 0】或者是【l 1】的话那就是从第一行开始往下列10行的内容

注意这里的L是小写，而且与数字之间要有一个空格

我们想要看第二行或者第10行，可以像下面这么做

这个也没有显示出全部代码啊！！！只需要多Enter几次就可以了，gdb会自动记忆你上次敲入的指令

我们还可以查看一个函数

2.2.设置断点

r或run：运行程序。

因为我们还没有设置断点，所以一直执行到尾了

我们现在来打断点

break/b 行号：在某一行设置断点

break/b 函数名：在某个函数开头设置断点

b/break 源文件：行号 —— 在该源文件中的这行加上一个断点

2.3.查看断点信息

我们打了3个断点，我们发现我们的断点不像windows上面的断点，我们现在看不到断点，那我们怎么去查呢？

info break/b ：查看断点信息。

若是直接执行【info】的话，出来的就是所有的调试信息

但若是我们只想查看一下所打的断点的信息，那就在后面加个b/break

断点的信息都显示出来了

接下来简要介绍一下断点的一些字段信息

Num —— 编号

Type —— 类型

Disp —— 状态

Enb —— 是否可用

Address —— 地址

What —— 在此文件的哪个函数的第几行

最后的话就是每个断点信息的下面这块breakpoint already hit 1 time即此断点被命中1次

2.4.删除断点

我们想删除断点，该怎么做呢？

我们先看看我们之前设置的断点

d + 当前要删除断点的编号 —— 删除一个断点【不可以d + 行号】

d + breakpoints —— 删除所有的断点

此时若继续将这个20行的断点打上时，就可以发现其编号为【4】，而并不是从1开始，这是因为我们没有退出过gdb，所以会持续上一次的编号继续往下

2.5.开启/禁用断点

disable b(breakpoints) —— 使所有断点无效【默认缺省】

我们看到所有断点的Enb从y变成了n，代表从可用变成了不可用

enable b(breakpoints) —— 使所有断点有效【默认缺省】

我们看到所有断点的Enb从n变成了y，代表从不可用变成了可用

disable b(breakpoint) + 编号 —— 使一个断点无效【禁用断点】

enable b(breakpoint) + 编号 —— 使一个断点有效【开启断点】

2.6.运行/调试

r(run) —— F5【无断点直接运行、有断点从第一个断点处开始运行】

首先若是将断点删除掉，使用【r】指令运行的话就会直接运行到程序结束

再加上断点去运行的话就会在打的断点处停下来

2.7.逐过程和逐语句

我们先看看我们设置的断点

n(next) —— 逐过程【相当于F10，为了查找是哪个函数出错了】

可以看到，我从第一个断点处也就是17行的位置开始执行，按下【n】之后因为在其后即19行有一个断点，此时就会直接运行到断点处

按n，再按n，直到结束

s(step) —— 逐语句【相当于F11，一次走一条代码，可进入函数，同样的库函数也会进入】

此时我们按下【s】，也就相当于是【step】，让程序一步一步地走，继而进入了Addtop这个函数（如下图），若是你在printf()语句要执行时按下【s】的话gdb就会进入printf()库函数内部去执行，这里就不展示了

接下去我们可以就继续【n】，然后进行逐过程调试，来到for循环中，那么逐过程也就是变量i的累加和计数器count的累加，所以会反复执行（通过图中最左侧可以看出是第8行和第10行在反复执行）

可以看到后面我没有再按【n】了，但是依旧会执行上面的步骤，这点上面也有提到过，因为gdb会自动化记忆你上一次执行过的命令，所以若是不想再敲了，直接Enter就可以了

2.8.打印 / 追踪变量

p(print) 变量名 —— 打印变量值

都执行了那么多次了，不知道【i】和【count】发生了怎样的变化，将它们打印出来看看吧

通过继续执行【n】，然后再去打印就可以发现i的值和count的值发生了变化

但是你不觉得这样每次去打印会显得很繁琐吗，那一定会的，所以我们有更好的办法💡

display —— 跟踪查看一个变量，每次停下来都显示它的值【变量/结构体…】

我们也可以去追踪一下这两个变量的地址，不过可以看到对于地址来说是不会发生改变的

但是呢，每次都追踪打印这么多内容又太多了，我想把它们取消了可以吗？答：当然是可以的

既然有display，那就有undisplay

undisplay + 变量名编号 —— 取消对先前设置的那些变量的跟踪

2.9. 查看函数调用

bt —— 看到底层函数调用的过程【函数压栈】

通过仔细观察刚才追踪的4个变量最左侧的编号，就可以看到它们的排列的顺序是倒着的。因为变量i和变量res是我们先追踪的，它们的地址是我们后追踪的，所以可以看出这很像是一个压栈的过程

其实不仅是对于它们，Addtop函数和main函数也呈现这样的关系。此时我们就可以通过【bt】这个指令来查看函数压栈的过程，此时便可以看到因为

2.10.修改变量的值

set var —— 修改变量的值

对于这个修改变量的值，很像是在VS里调试之前设置的那种条件断点，可以使调试开始后直接运行到此断点处。不过对于【set var】而言是在调试过程中进行设置

2.11.gdb指令合集

注：（）括号里面是该指令的全称

l(list) 行号/函数名 —— 显示对应的code，每次10行

r(run) —— F5【无断点直接运行、有断点从第一个断点处开始运行】

b(breakpoint) + 行号 —— 在那一行打断点

b 源文件：函数名 —— 在该函数的第一行打上断点

b 源文件：行号 —— 在该源文件中的这行加上一个断点吧

info b —— 查看断点的信息

breakpoint already hit 1 time【此断点被命中一次】

d(delete) + 当前要删除断点的编号 —— 删除一个断点【不可以d + 行号】

若当前没有跳出过gdb，则断点的编号会持续累加

d + breakpoints —— 删除所有的断点

disable b(breakpoints) —— 使所有断点无效【默认缺省】

enable b(breakpoints) —— 使所有断点有效【默认缺省】

disable b(breakpoint) + 编号 —— 使一个断点无效【禁用断点】

enable b(breakpoint) + 编号 —— 使一个断点有效【开启断点】

相当于VS中的空断点

enable breakpount —— 使一个断点有效【开启断电】

n(next) —— 逐过程【相当于F10，为了查找是哪个函数出错了】

s(step) —— 逐语句【相当于F11，】

bt —— 看到底层函数调用的过程【函数压栈】

set var —— 修改变量的值

p(print) 变量名 —— 打印变量值

display —— 跟踪查看一个变量，每次停下来都显示它的值【变量/结构体…】

undisplay + 变量名编号 —— 取消对先前设置的那些变量的跟踪

排查问题三剑客🗡

until + 行号 —— 进行指定位置跳转，执行完区间代码

finish —— 在一个函数内部，执行到当前函数返回，然后停下来等待命令

c(continue) —— 从一个断点处，直接运行至下一个断点处【VS下不断按F5】

3.最常用指令（指令三剑客）

掌握了上面的这些，你就可以在Linux下调一些简单的代码了，不过想做到高效地进行调试，就需要学习一下【三剑客】

3.1.指定行号跳转

until + 行号 —— 进行指定位置跳转，执行完区间代码

可以看到，当前在for循环内容执行累加的逻辑，但若是我们一直这么执行下去，就没有时间排错了，除了上面的哪一种【set var】之外，还有一种方法其实起到直接结束当前循环的作用，那就是进行指定行号跳转

通过观察下图可以看到，当我们运行了until 13之后，程序直接就给出了我们最终的结果count，而且即将要执行最后的打印语句，说明我们跳转成功了

然后可以看到，在获取到返回值后，也就直接进行了printf打印

3.2.强制执行函数

finish —— 在一个函数内部，执行到当前函数返回，然后停下来等待命令

有时候我们会有这样的需求，在初步排查的时候推断可能是某个函数内部的逻辑出了问题，但是呢又不想一步步地进到函数内部进行调试，在VS中其实很简单，只需要在函数下方设个断点，然后F5直接运行到断点处即可

但是在Linux下的gdb中，我们可以使用【finsh】指令来直接使一个函数执行完毕。从下图我们可以看到，首先【s】进到函数内部，接下去我直接使用finish，可以看到它直接回到了调用函数的位置，returned了一个返回值

3.3.跳转到下一断点

c(continue) —— 从一个断点处，直接运行至下一个断点处【VS下不断按F5】

这点也是我刚才在上面有提到过的，在VS中，我们要直接跳转到下一个断点处只修要按下F5即可，那在gdb中该如何操作呢，你需要敲个【c】就可以了

从下图我们可以看出，对于这个指令的用处可谓是非常大，当我处于第一个断点也就是20行的时候，直接敲下【c】，就可以运行到第二个断点处也就是第10行。之后若反复敲【c】，因为这是一个单语句的循环，所以循环的下一次还是会执行到此处。上面的这两个功能就和我们在VS中用的F5是一个道理

4.gdb实战演练

本次演示使用的代码是

我们取名mycode.c，用gcc编译成带有debug信息的

接下来，我们进入GDB 调试模式。

首先我们在程序第16行设置上一个断点，然后【r】从第15行开始运行

然后我们使用【s】进入到swap函数中，因为我首先不想调试，想先立马看看运行结果，但是此时又已经进入调试了，那么我们就可以使用到【finish】来立马执行完这个函数，然后观察一下结果

可以看到，最后打印出结果的时候a和b的值确实发生了交换

既然清楚了二者会进行一个交换，接下去我们就逐语句【n】进行一个单步追踪吧

因为提前看了执行结果，所以我们要重新开始调试，按下【r】即可，它会询问你是否需要重新开始调试，选择y之后就可以重新从16行开始进行调试

首先通过【display】记录一下两个变量的值和地址

接着按【s】进入到swap函数里，追踪一下指针x和指针y的内容，也就是它们所存放的地址，就可以看到，函数内部已经接受到了这两个变量的地址

然后对我们要观察的值变化继续做一个追踪

并且在执行完第一个语句t = *x时，临时变量t中已经存放了变量a的值，也就是指针所指向的那块空间中的值

接下去执行*x = *y，此时*x中的值就发生了变化，因为指针x可以直接找到变量a的地址，所以可以对其中的内容做修改，就变为了20

接下去执行*y = t，同理，指针y可以直接找到变量b的地址，所以可以对其中的内容做修改，将原本保存在临时变量t中的10赋值给到*y，也就修改了其中的内容

再按【n】的话这个swap函数就执行结束了，回到了main函数，就可以清楚地看到函数内部的修改带动了函数外部值的变化，真正地通过【传址调用】交换了两个数

整体的调试结束！！！！