軟件調試工具——GDB

一、GDB調試器概述

　　GDB是GNU開源組織發佈的一個強大的程序調試工具，具備查看程序運行狀態、設置斷點、查看錶達式、顯示變量等衆多功能，是程序員進行Linux編程必需要掌握的一種調試技術。

　　GDB調試工具的優點主要包含如下5個方面：

　　（1）用戶能夠在程序運行過程當中查看運行的狀態；

　　（2）用戶能夠在程序中任何須要的地方設置斷點，並暫停程序的執行；

　　（3）當程序暫停時，用戶能夠隨時查看程序中各表達式、變量值以及內存值；

　　（4）程序暫停時用戶能夠進行單步調試，依此檢查程序每步運行的結果是否跟預測值一致，而且能夠檢查每步出現的錯誤；

　　（5）用戶能夠改變程序中的變量或者執行順序，來驗證程序是否正確。

　　並非任何程序均可以使用GDB進行調試，要使用GDB進行調試必須知足兩個條件：

　　（1）程序必須使用GCC進行編譯，而且在編譯過程當中添加「-g」調試信息選項。

　　（2）要調試的可執行文件必須存在源程序代碼，通常源程序代碼存放的目錄須要與可執行文件的目錄相同。

　　以上兩個條件缺一不可，若是不添加-g選項，GDB將不能獲取調試信息；若是缺乏源程序代碼，GDB將不能加載源文件並顯示錯誤信息。

　　在gcc編譯時，由於使用優化會改變程序的運行結果，因此建議讀者不要使用-O優化選項，這樣才能使生成的可執行文件和源代碼保持一一對應的關係；其次，用戶若是想生成更多的調試信息，可在GCC編譯時使用-ggdb選項。

二、GDB的啓動

　　GDB的啓動方法很是簡單，只需在命令行輸入以下格式便可：

　　#gdb  [options]  [file]

　　此格式表示使用gdb調試工具對可執行文件file進行「options」調試。經常使用的選項以下：

　　-b baudrate　　設置遠程調試的串口波特率

　　--cd=DIR　　　 進入gdb調試時改變當前路徑到DIR目錄

　　--quiet　　　　 啓動gdb後不打印許可信息

　　--fullname　　 使用emacs-GDB交互顯示輸出信息

　　-w　　　　　　  使用窗口交互

　　-help　　　　　 打印幫助信息

　　--se=File　　　 使用File做爲可執行文件和變量文件

　　--version　　　 打印當前版本信息並退出

　　--command=File　　進入gdb調試後執行File文件中的命令 

三、GDB調試命令

　　啓動gdb後，在gdb環境中輸入help就會顯示全部的幫助種類。gdb把命令分紅不一樣的類別，其中主要的種類包括：

　　（1）breakpoints：斷點設置類

　　（2）data：　　　 數據查看類

　　（3）files：　　　 指定並查看文件類

　　（4）internals：　 維護命令類

　　（5）running：　　程序執行類

　　（6）stack：　　　調用棧查看類

　　（7）status：　　 狀態查看類

　　（8）tracepoints：跟蹤程序執行類

　　help命令只是列出gdb的命令種類，若是要看種類中的子命令，可使用help <class>命令，如：help breakpoints，表示查看設置斷點的全部命令。

　　GDB中比較重要的4類命令介紹：

　　（1）斷點設置類相關命令主要用來在調試程序中設置斷點：

　　break 行號：在指定的行號上設置斷點

　　break 函數：在「函數」名所在的行設置斷點，使程序剛好在進入指定的函數前中止

　　info break：顯示全部斷點信息

　　delete 斷點號：表示將指定的斷點號刪除，若是不指定要刪除的斷點號，系統默認刪除全部斷點號，斷點號可經過info break的第一欄查詢

　　disable 斷點號：禁止指定的斷點號，同delete同樣，若是不指定斷點號，則禁止當前文件下全部的斷點

　　enable 斷點號：激活指定的斷點號，即激活被disable禁止的斷點

　　ignore 斷點號 num：在程序執行中，忽略對應斷點num次

　　tbreak 行號或函數：設置臨時斷點，程序執行一次後，斷點被自動刪除

　　watch expression：設置一個表達式的觀測點

　　clear [FILE:]NUM: 刪除設置在特定源文件或者特定行上的斷點

　　clear與delete都是清除斷點，可是二者的區別在於，clear命令後面要給出清除的斷點所在的行的行號，而delete命令是給出清除斷點的編號；其次，使用clear命令清除斷點時，gdb會自動給出提示，delete命令則不會。

　　（2）數據查看類相關命令能夠用來查看程序中變量及內存信息：

　　display [expr]:在每次程序中止時自動顯示對應表達式expr的內容

　　delete display [expr]:取消每次程序中止時顯示對應表達式expr的內容

　　delete mem：刪除內存區域中的內容

　　disable display [expr]:程序中止時禁止顯示指定表達式expr的內容

　　undisplay [expr]：禁止顯示指定表達式expr的內容

　　enable display [expr]:激活禁止顯示的表達式expr

　　print [expr][name]：打印當前表達式或變量的內容

　　whatis [name]：顯示變量的數據類型

　　ptype [name]：顯示用戶結構體的定義內容

　　print的顯示格式：

　　/x　　按十六進制格式顯示變量

　　/d　　按十進制格式顯示變量

　　/u　　按十六進制格式顯示無符號整型

　　/o　　按八進制格式顯示變量

　　/t　　按二進制格式顯示變量

　　/a　　按十六進制格式顯示變量

　　/c　　按字符格式顯示變量

　　/f　　按浮點數格式顯示變量

　　dispaly能夠用來設置一些自動顯示的變量，當程序暫停時，或者用戶單步跟蹤時，這些變量的值將會自動顯示；print只能顯示當前用戶指定的變量或者表達式的值，當程序下一次單步執行或者暫停時，不會顯示上次設定變量的值。

　　（3）文件查看類命令主要用於程序文件的查看以及程序的編輯：

　　cd DIR：將工做目錄設置在DIR下

　　directory DIR：在搜尋源文件時也搜索DIR目錄

　　file File：表示加載指定文件File進gdb

　　search 正則表達式及變量：向前搜索正則表達式及變量

　　foward-search 正則表達式及變量：向前搜索正則表達式

　　reverse-search 正則表達式及變量：向後搜說正則表達式

　　pwd：打印當前工做目錄

　　path DIR:在搜索文件路徑時也搜索DIR目錄

　　load file：在運行程序時，動態加載file文件

　　list [行號][函數名]：列出對應於正在執行的程序的源文件內容，後面不加任何參數表示顯示10行源文件內容。list也可以使用其縮寫形式l

　　info line：顯示加載到內存中的代碼

　　（4）程序控制相關命令

　　在使用GDB調試過程當中大體分爲3中狀態：運行態、暫停態以及結束態，其中暫停態使程序暫停在某個斷點處，它在程序調試中用的最多；結束態是用戶調試完畢，要跳出gdb的狀態，在此狀態下沒法查看各類變量的值；運行態是除暫停態和結束態以外的全部狀態。

　　run：表示執行程序

　　continue：繼續執行正在調試的程序，該命令用在程序因爲處理信號或斷點致使中止運行時

　　interrupt：中斷調試程序的執行

　　next：單步調試程序，不進入子函數單步執行

　　nexti：單步調試一條指令

　　step：單步調試程序，進入子函數單步執行

　　kill：終止正在調試的程序

　　set args：當被調試程序開始運行時，設置程序的參數列表

　　set environment：設置程序環境變量的值

　　show args：顯示一開始調試程序的參數列表

　　set step-mode：設置單步運行的模式

　　show step-mode：顯示單步運行的模式

　　finish：運行程序，直到當前函數完成返回，並打印函數返回時的堆棧地址和返回值及參數值等信息

　　until：結束當前循環

　　make：在不退出gdb的前提下執行make命令