Linux调试器 - gdb使用指南
目录
一、背景知识
二、开始使用 gdb
（一）查看源代码相关指令
（二）程序执行控制指令
（三）断点相关指令
（四）变量操作相关指令
（五）其他常用指令
在Linux系统的软件开发领域，调试程序是确保软件质量和功能正确性的关键环节。 gdb （GNU Debugger）作为一款功能强大且广泛使用的调试工具，为开发者提供了深入剖析程序运行过程、定位问题根源的有效手段。今天，就让我们深入探究 gdb 的使用方法。
一、背景知识
在程序开发中，程序的发布模式主要有两种： debug 模式和 release 模式。 debug 模式下，程序保留了丰富的调试信息，包括变量名、函数名、行号等，这使得开发者能够在调试过程中清晰地了解程序的内部状态，方便查找问题。（内存更大）
而 release 模式则侧重于程序的运行效率，会对代码进行优化处理，并去除大部分调试信息。
readelf -S 文件名 可以以二进制形式访问文件
readelf -S test.o | grep -i debug 这条命令的作用是在ELF文件 test.o 中查找与调试信息相关的节区。
具体解释
- readelf -S test.o ：使用 readelf 命令的 -S 选项，用于显示 test.o 文件的节区信息，包括节区的名称、类型、大小、地址等详细内容。
- | grep -i debug ：通过管道符 | 将 readelf -S test.o 的输出结果作为 grep -i debug 的输入， grep 命令用于在输入中搜索包含 debug 字符串的行， -i 选项表示不区分大小写。
执行结果
该命令执行后，会输出 test.o 文件中所有与调试信息相关的节区信息，这些节区通常包含了调试符号、源代码行号等信息，有助于在调试程序时将程序的运行状态与源代码关联起来。
在Linux系统中，使用 gcc/g++ 编译生成的二进制程序，默认采用 release 模式。若要使用 gdb 对程序进行调试，必须在使用 gcc/g++ 编译源代码生成二进制程序时，加上 -g 选项。该选项会使编译器在生成的二进制文件中嵌入调试信息，从而让 gdb 能够识别和利用这些信息进行调试。
二、开始使用 gdb
当我们准备好带有调试信息的二进制程序后，即可启动 gdb 开启调试之旅。启动 gdb 的命令格式为 gdb binFile ，其中 binFile 是待调试的二进制文件名。
若调试完毕想要退出 gdb ，可使用 ctrl + d 组合键，或者直接输入 quit（q） 命令。
（一）查看源代码相关指令
- list / l ：此指令用于显示 binFile 的源代码。它会从上次显示的位置继续往下，每次展示10行代码。通过反复使用该指令，我们能够逐段查看程序的代码逻辑，为后续调试操作奠定基础。
- list / l 函数名 ：当我们聚焦于特定函数的代码逻辑时，该指令可派上用场。输入函数名后， gdb 会迅速定位并列出该函数的全部源代码内容，方便我们深入分析函数内部实现。
（二）程序执行控制指令
- r或run ：这是启动程序运行的指令。在完成断点设置等前期调试准备工作后，使用该指令可让程序开始执行，使我们能够观察程序在实际运行过程中的行为表现。
（）逐语句执行
- n或next ：单条执行指令。每执行一次该指令，程序就会执行一条语句，但不会深入函数内部。此指令适用于我们不关心函数内部执行细节，仅需快速推进程序执行流程的场景。
（）逐过程执行（理解为跳过一个函数过程）
- s或step ：与 next 指令不同， step 指令会深入函数调用内部。当我们需要详细了解函数内部的执行逻辑、变量变化以及函数调用关系时，使用该指令可深入到函数内部逐行调试。
（三）断点相关指令
- break(b) 行号 ：用于在指定行号处设置断点。当程序执行到设置断点的这一行时，会自动暂停运行，此时我们可以检查程序当前的状态，如变量取值、寄存器状态等信息，以便排查问题。
- break 函数名 ：在指定函数的开头位置设置断点。这样，当程序运行过程中调用到该函数时，就会立即暂停，方便我们针对该函数进行专项调试，分析函数的输入输出以及内部逻辑是否正确。
- info break ：用于查看断点信息。当我们在程序中设置了多个断点后，可能难以清晰记住每个断点的具体情况。使用该指令可清晰列出所有已设置断点的详细信息，包括断点编号、所在位置、是否启用等内容，便于我们对断点进行管理。
（四）变量操作相关指令
- print(p) 表达式 (监视)：该指令用于打印表达式的值。说白了就是查看变量变化过程，通过它，我们不仅能够查看变量的当前取值，还能通过表达式变量进行计算、修改变量的值或者调用函数等操作，在调试过程中灵活地探究程序状态。
- set var ：直接修改变量的值。在调试过程中，当我们想要模拟特定的变量取值情况，以观察程序在不同输入条件下的运行结果时，使用该指令可方便快捷地修改变量值。
（五）其他常用指令
- finish （跳出函数内部）：执行到当前函数返回，然后暂停下来等待后续命令。当我们进入一个函数内部进行调试，在查看完函数内部相关信息后，若想快速回到函数调用的上层继续调试，使用该指令可直接执行到函数返回，无需逐行单步执行。
- continue(或c) ：从当前位置开始连续而非单步执行程序。当我们已经仔细检查完程序某个区域的代码，确认该部分代码逻辑无误，想要让程序继续执行下去，以观察后续代码的执行情况时，使用该指令可让程序快速运行，直到遇到下一个断点或程序结束。
- delete breakpoints ：删除所有断点，当我们调试过程中需要清空已设置的所有断点时可使用。
- delete breakpoints n ：删除序号为 n 的断点，可针对特定断点进行精准删除操作。
- disable breakpoints ：禁用断点，使已设置的断点暂时失效，而不删除断点信息，后续可重新启用。
- enable breakpoints ：启用断点，用于恢复被禁用的断点。
- display（常显示） 变量名 ：跟踪查看一个变量，每次程序停下来时都会显示它的值，便于持续观察变量在程序运行过程中的变化情况。
- undisplay ：取消对先前设置跟踪的那些变量的跟踪，当我们不再需要关注某些变量时可使用。
- until X行号 ：使程序执行到指定的 X 行，可快速跳过不需要逐行调试的代码区域。可调制指定行
- breakrace(或bt) ：查看各级函数调用及参数，帮助我们梳理程序的函数调用栈，了解函数之间的调用关系和传递的参数情况。
- info (i) locals ：查看当前栈帧局部变量的值，在调试函数内部逻辑时，可用于检查局部变量的状态。
gdb 功能丰富，指令众多，上述介绍的只是其常用指令集。熟练掌握这些指令，能够极大地提升我们在Linux环境下调试程序的效率，帮助我们更加从容地排查和解决程序中出现的各种问题。希望这篇博客能为大家在 gdb 的使用之路上提供有力的指引，让调试工作变得更加得心应手！