一、简介

通过gdb调试我们可以监控程序执行的每一个细节，包括变量的值、函数的调用过程、内存中数据、线程的调度等，从而发现隐藏的错误或者低效的代码，程序的调试过程主要有：单步执行，跳入函数，跳出函数，设置断点，设置观察点，查看变量。
本文将主要介绍linux下的gdb调试工具常用的命令和具体的使用实例。

二、调试过程介绍

2.1 编译程序加参数时生成调试信息
-g 和 -ggdb 都是令 gcc 生成调试信息，但是它们也是有区别的

选项	解析
g	该选项可以利用操作系统的“原生格式（native format）”生成调试信息。GDB 可以直接利用这个信息，其它调试器也可以使用这个调试信息
ggdb	使 GCC为GDB 生成专用的更为丰富的调试信息，但是，此时就不能用其他的调试器来进行调试了 (如 ddx)

-g也是分级别的

选项	解析
g1	级别1（-g1）不包含局部变量和与行号有关的调试信息，因此只能够用于回溯跟踪和堆栈转储之用。回溯跟踪指的是监视程序在运行过程中的函数调用历史，堆栈转储则是一种以原始的十六进制格式保存程序执行环境的方法，两者都是经常用到的调试手段
g2	这是默认的级别，此时产生的调试信息包括扩展的符号表、行号、局部或外部变量信息
g3	包含级别2中的所有调试信息，以及源代码中定义的宏

2.2 gdb调试常用命令解析

命令	解析
file [filename]	装入想要调试的可执行文件
kill [filename]	终止正在调试的程序
break [file:]function	在(file文件的)function函数中设置一个断点
clear	删除一个断点，这个命令需要指定代码行或者函数名作为参数
run [arglist]	运行您的程序 (如果指定了arglist,则将arglist作为参数运行程序)
bt Backtrace:	显示程序堆栈信息
print expr	打印表达式的值
continue	继续运行您的程序 (在停止之后，比如在一个断点之后)
list	列出产生执行文件的源代码的一部分
next	单步执行 (在停止之后); 跳过函数调用
nexti	执行下一行的源代码中的一条汇编指令
set	设置变量的值。例如：set nval=54 将把54保存到nval变量中
step	单步执行 (在停止之后); 进入函数调用
stepi	继续执行程序下一行源代码中的汇编指令。如果是函数调用，这个命令将进入函数的内部，单步执行函数中的汇编代码
watch	使你能监视一个变量的值而不管它何时被改变
rwatch	指定一个变量，如果这个变量被读，则暂停程序运行，在调试器中显示信息，并等待下一个调试命令。参考rwatch和watch命令
awatch	指定一个变量，如果这个变量被读或者被写，则暂停程序运行，在调试器中显示信息，并等待下一个调试命令。参考rwatch和watch命令
Ctrl-C	在当前位置停止执行正在执行的程序，断点在当前行
disable	禁止断点功能，这个命令需要禁止的断点在断点列表索引值作为参数
display	在断点的停止的地方，显示指定的表达式的值。(显示变量)
undisplay	删除一个display设置的变量显示。这个命令需要将display list中的索引做参数
enable	允许断点功能，这个命令需要允许的断点在断点列表索引值作为参数
finish	继续执行，直到当前函数返回
ignore	忽略某个断点制定的次数。例：ignore 4 23 忽略断点4的23次运行，在第24次的时候中断
info [name]	查看name信息
load	动态载入一个可执行文件到调试器
xbreak	在当前函数的退出的点上设置一个断点
whatis	显示变量的值和类型
ptype	显示变量的类型
return	强制从当前函数返回
txbreak	在当前函数的退出的点上设置一个临时的断点(只可使用一次)
make	使你能不退出 gdb 就可以重新产生可执行文件
shell	使你能不离开 gdb 就执行 UNIX shell 命令
help [name]	显示GDB命令的信息，或者显示如何使用GDB的总体信息
quit	退出gdb

2.3 gdb调试常用参数解析

参数	解析
-e	指定可执行文件名
-c	指定coredump文件
-d	指定目录加入到源文件搜索路径
–cd	指定目录作为路径运行gdb
-s	指定文件读取符号表
-p	指定attach进程

三、具体调试示例讲解

3.1 调试已运行的进程

(gdb) gdb　　-p　　    进程名 //对指定进程进行调试
(gdb) gdb　　attach　　进程名

3.2 调试线程

(gdb) info　　thread　　//调试已运行的进程下再列出线程
(gdb) thread　　线程号   //切换至线程

3.3 查看相关信息

(gdb) info　　thread　　  //列出线程
(gdb) info　　register　 //列出寄存器
(gdb) info　　frame　   //列出栈帧
(gdb) info　　files　　//列出当前文件
(gdb) info　　share　 //列出当前共享库

3.4 修改程序执行相关参数
1、程序运行参数
set args 可指定运行时参数。如：

(gdb)set args 10 20 30 40 50
(gdb)show args 命令可以查看设置好的运行参数。

2、其他参数

参数	描述
path	可设定程序的运行路径
show paths	查看程序的运行路径
set environment varname [=value]	设置环境变量。如：set env USER=hchen
show environment [varname]	查看环境变量
show language	查看当前的语言环境。如果GDB不能识为你所调试的编程语言，那么，C语言被认为是默认的环境。
info frame	查看当前函数的程序语言。
info source	查看当前文件的程序语言。
info breakpoints	显示所有断点
info terminal	显示程序用到的终端的模式

3.5 常用的调试步骤
1、断点的添加
使用break 或者b命令

命令	解析
break function	在进入指定函数时停住
break n	在指定行号停住，如(gdb) break 46
break +offset或break -offset	在当前行号的前面或后面的offset行停住。offiset为自然数。
break filename:linenum	在源文件filename的linenum行处停住。
break filename:function	在源文件filename的function函数的入口处停住。
break *address	在程序运行的内存地址处停住。
break	break命令没有参数时，表示在下一条指令处停住。

2、断点的删除

命令	解析
删除n号断点	(gdb) delete n
删除所有断点	(gdb) delete
清除行n上面的所有断点	(gdb) clear n

3、程序运行进度调试
（1）连续执行程序，直到遇到断点

(gdb)run|r

（2）继续执行程序，直到下个断点

(gdb) continue|c

（3）执行下一行语句

(gdb)next|n

（4）单步进入

(gdb) step|s

这样，也会执行一行代码，不过如果遇到函数的话就会进入函数的内部，再一行一行的执行。执行完当前函数返回到调用它的函数
（5）跳出当前函数

(gdb) finish 

这里，运行程序，直到当前函数运行完毕返回再停止。例如进入的单步执行如果已经进入了某函数，可以退出该函数返回到它的调用函数中
（6）跳转指令

(gdb) jump location   //指定下一条语句的运行点。可以是文件的行号，可以是file:line格式，可以是+num这种偏移量格式。表式着下一条运行语句位置

4、打印程序相关信息
（1） print 命令
输出或者修改指定变量或者表达式的值

(gdb) print num
(gdb) p num
(gdb) print file::variable
(gdb) print function::variable

其中 file用于指定具体的文件名，funciton 用于指定具体所在函数的函数名，variable表示要查看的目标变量或表达式。
另外，print也可以打印出类或者结构体变量的值。

（2）打印数组
查看一段连续的内存空间的值。比如数组的一段，或是动态分配的数据的大小。你可以使用GDB的“@”操作符，“@”的左边是第一个内存的地址的值，“@”的右边则你你想查看内存的长度。例如，你的程序中有这样的语句：

int *array = (int *) malloc (len * sizeof (int)); 

于是，在GDB调试过程中，你可以以如下命令显示出这个动态数组的取值：

(gdb) p *array@len 

@的左边是数组的首地址的值，也就是变量array所指向的内容，右边则是数据的长度，其
保存在变量len中，其输出结果，大约是下面这个样子的：

(gdb) p *array@len 
$1 = {2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40} 

如果是静态数组的话，可以直接用print数组名，就可以显示数组中所有数据的内容了

（3）源代码显示

命令	解析
list n	显示程序第n行的周围的源程序。
list function	显示函数名为function的函数的源程序。
list +n	显示当前行n后面的源程序。
list -n	显示当前行n前面的源程序。
set listsize	设置一次显示源代码的行数。
show listsize	查看当前listsize的设置。

（4）查看源代码的内存地址
你可以使用info line命令来查看源代码在内存中的地址。info line后面可以跟“行号”，“函
数名”，“文件名:行号”，“文件名:函数名”，这个命令会打印出所指定的源码在运行时的内
存地址，如：

(gdb) info line tst.c:func 
Line 5 of "tst.c" starts at address 0x8048456 and ends at 0x804845d . 

还有一个命令（disassemble）你可以查看源程序的当前执行时的机器码，这个命令会把目前
内存中的指令dump出来。

disassemble [Address]
(gdb) disassemble 0x00000000004008fd  //反汇编包含给定地址的整个函数，包括其上方的指令。

disassemble [Start],[End]
(gdb) disassemble 0x000000000040068a,0x00000000004006ac  // 指定要反汇编的起始地址和结束地址

disassemble [Function],+[Length]
(gdb) disassemble main, +10       //指定从给定地址或函数开始反汇编的字节数

disassemble /m [...]
        指定此选项后，反汇编命令将显示与反汇编指令相对应的源代码行。例如：
(gdb) disassemble /m main
disassemble /r [...]
        当指定此选项时，反汇编命令将显示所有反汇编指令的原始字节值。
(gdb) disassemble /r main

（5）查看内存地址保存的值
你可以使用examine命令（简写是x）来查看内存地址中的值。x命令的语法如下所示：

(gdb) x/nfu addr

n 是一个正整数，表示显示内存的长度，也就是说从当前地址向后显示几个地址的内容。
f 表示显示的格式，参见上面。如果地址所指的是字符串，那么格式可以是s，如果地十是
指令地址，那么格式可以是i。
u 表示从当前地址往后请求的字节数，如果不指定的话，GDB默认是4个bytes。u参数可
以用下面的字符来代替，b表示单字节，h表示双字节，w表示四字节，g表示八字节。当
我们指定了字节长度后，GDB会从指内存定的内存地址开始，读写指定字节，并把其当作
一个值取出来。
addr表示一个内存地址。
n/f/u三个参数可以一起使用。例如：

(gdb) x/3uh 0x54320 //从内存地址0x54320读取内容，h表示以双字节为一个单位，3表示三个单位，u表示按十六进制显示。

（6）查看寄存器
要查看寄存器的值，很简单，可以使用如下命令：

(gdb) info registers 

查看寄存器的情况。（除了浮点寄存器）

(gdb) info all-registers 

查看所有寄存器的情况。（包括浮点寄存器）
寄存器中放置了程序运行时的数据，比如程序当前运行的指令地址（ip），程序的当前堆栈
地址（sp）等等。你同样可以使用print命令来访问寄存器的情况，只需要在寄存器名字前
加一个$符号就可以了。如：p $eip。

（7）显示当前调用函数堆栈中的函数

(gdb) backtrace [-full] [n]
/*命令产生一张列表，包含着从最近的过程开始的所有有效过程和调用这些过程的参数。
n：一个整数值，当为正整数时，表示打印最里层的 n 个栈帧的信息；n为负整数时，那么表示打印最外层n个栈帧的信息；
-full：打印栈帧信息的同时，打印出局部变量的值
注意，当调试多线程程序时，该命令仅用于打印当前线程中所有栈帧的信息。
如果想要打印所有线程的栈帧信息，应执行thread apply all backtrace命令*/

（8）frame 命令详解
frame 或 f 会打印出这些信息：栈的层编号，当前的函数名，函数参数值，函数所在文件及行号，函数执行到的语句。
查看当前栈帧中存储的信息

(gdb) info frame
Stack level 0, frame at 0x7ffc1da10e80:
 rip = 0x7f800008b4e3 in __epoll_wait_nocancel; saved rip = 0x5560eac8b902
 called by frame at 0x7ffc1da11280
 Arglist at 0x7ffc1da10e70, args: 
 Locals at 0x7ffc1da10e70, Previous frame's sp is 0x7ffc1da10e80
 Saved registers:
  rip at 0x7ffc1da10e78

该命令会依次打印出当前栈帧的如下信息：
1、当前栈帧的编号，以及栈帧的地址；
2、当前栈帧对应函数的存储地址，以及该函数被调用时的代码存储的地址
3、当前函数的调用者，对应的栈帧的地址；
4、编写此栈帧所用的编程语言；
5、函数参数的存储地址以及值；
6、函数中局部变量的存储地址；
7、栈帧中存储的寄存器变量，例如指令寄存器（64位环境中用 rip 表示，32为环境中用eip 表示）、
堆栈基指针寄存器（64位环境用 rbp表示，32位环境用 ebp表示）等。

4、gdb其他命令用法
（1）搜索源代码
不仅如此，GDB还提供了源代码搜索的命令：

(gdb) forward-search     //向前面搜索。 
(gdb) reverse-search    //从当前行的开始向后搜索

（2）设置观察点(WatchPoint)
观察点一般用来观察某个表达式(变量也是一种表达式)的值是否变化了。如果有变化，马上停住程序。有下面的几种方法来设置观察点：

watch 	为表达式(变量)expr设置一个观察点。一旦表达式值有变化时，马上停住程序
(gdb) watch i != 10 
//这里，i != 10这个表达式一旦变化，则停住。watch <expr> 为表达式（变量）expr设置一个观察点。一量表达式值有变化时，马上停住程序(也是一种断点)。 

（3）设置捕捉点(CatchPoint)
可设置捕捉点来补捉程序运行时的一些事件。如载入共享库(动态链接库)或是C++的异常。设置捕捉点的格式为：

//catch 	当event发生时，停住程序
(gdb) info catch 
//打印出当前的函数中的异常处理信息。
(gdb) info locals 
//打印出当前函数中所有局部变量及其值。 

（4）强制调用函数

(gdb) call <expr> 
/*这里,<expr>可以是一个函数，这样就会返回函数的返回值，如果函数的返回类型是void那么就不会打印函数的返回值,但是实践发现，函数运行过程中的打印语句还是没有被打印出来。 
表达式中可以一是函数，以此达到强制调用函数的目的。并显示函数的返回值，如果函数返
回值是void，那么就不显示。*/

另一个相似的命令也可以完成这一功能——print，print后面可以跟表达式，所以也可以用他
来调用函数，print和call的不同是，如果函数返回void，call则不显示，print则显示函数返
回值，并把该值存入历史数据中。

（5）终止一个正在调试的程序

(gdb) kill 
//输入kill就会终止正在调试的程序了。

**注意：**当调试完成后，如果想令当前程序进行执行，消除调试操作对它的影响，需手动将 GDB 调试器与程序分离，分离过程分为 2 步：
1、执行 detach 指令，使GDB调试器和程序分离；
2、执行 quit（或q）指令，退出GDB调试