gdb使用

前言

gdb 功能

动态改变程序的执行环境。
自定义启动运行需要调试的程序。
在指定位置使用条件表达式设置断点。
在程序暂停时观察代码内变量值的变化。

开始前准备

主要是生成调试信息，在编译的时候，添加 -g 选项来生成调试信息，以此来使用 gdb 的调试

gdb 外部指令

gdb 可执行文件名 启动 gdb 调试
gdb --help 查看指令帮助
man gdb 查看 gdb 手册
gdb -x xxx 在 gdb 启动时运行一些脚本
gdb --version 查看 gdb 版本

gdb 内部指令

开始运行

r/run 开始运行，会一直运行，直到断点
start 开始运行，在 main 处会停下来
starti 开始运行，在第一条指令处停下来
r/run param 开始运行，会一直运行，直到断点，后面的 param 就是可执行文件后面需要跟的参数

运行中指令

c/continue 继续运行，一直运行，直到下一个断点
c/continue n 继续运行，一直运行，会忽略 n 个断点
s/step 单步，不进入函数内部
si/stepi 单步进入，进入函数内部，是在机器层面的，单步到下一个机器指令
n/next 单步，进入函数内部，是源码层面的下一行
ni/nexti 单步，是机器指令层面的，单步到下一个机器指令
finish 函数会继续执行完，并且打印返回值，然后等待接下来的指令
return 函数不会继续执行下面的指令，直接返回
return expression 直接返回，指定返回值为 expression
u 退出当前循环体
step, next, stepi, nexti 后面加次数都表示执行一定次数该指令

调试中变量相关

info args 打印当前函数的参数名及值
info locals 打印当前函数中所有局部变量及其值
set var arg=val 设置变量的值
ptype arg 查看 arg 的类型
disable mem addr 禁用 mem 命令定义的内存区域
enable mem addr 启用 mem 命令定义的内存区域
wha/whatis arg 显示变量的类型
show arg 可以显示历史中变量的最后十个值

断点和监视点

断点

b func_name 在函数处添加断点
b *func_name 在函数处添加断点，这里使用 * 的主要是为了使断点设置到汇编语言层的函数开头
b +n 在当前位置的 n 个偏移处添加断点
b *addr 在地址 addr 处添加断点
b filename: n 在文件 filename 的 n 行号处添加断点
b filename:func_name 在文件 filename 的 func_name 函数处添加断点
info b 查看断点信息
ignore n nums 忽略 n 号断点 nums 次
disable n 临时禁用 n 号断点
enable n 重新启用 n 号断点
enable n once 重新启用 n 号断点，中断一次之后禁用断点
enable n delete 重新启用 n 号断点，中断一次之后删除断点
clear func_name/n/*addr/filename:n/filename:function 删除已经指定的断点
break point if condition 测试给定条件，如果条件为真就暂停运行
condition n 删除指定断点的出发条件
condition n con 为指定断点添加出发条件

断点命令

可以定义在断点中断后执行的命令，一般使用要在定义断点之后执行

b main
commands n
p *b
end

其中 n 就是断点号，也就是在对应断点号之后执行命令， command 需要与 end 对应结束

监视点

watch expression 表达式发生变化时暂停运行
awatch expression 表达式被访问/被改变时暂停运行
rwatch expression 表达式被访问时暂停运行
info watchpoints 查看当前设置的观察点
delete 删除所有断点和监视点
delete n 删除 n 号断点或者监视点

窗口指令

layout src 显示源码
layout asm 显示汇编代码
layout split 显示源代码和汇编代码
layout regs 显示寄存器
layout next 切换到下一个布局模式
layout prev 切换到上一个布局模式
info win 显示窗口大小
focus next 聚焦到下一个窗口
focus prev 聚焦到上一个窗口
focus cmd 聚焦到命令行
focus src 聚焦到源码窗口
focus asm 聚焦到汇编代码窗口
focus regs 聚焦到寄存器窗口
refresh 刷新所有窗口
winheight name +/- line 调整 name 窗口高度
- reg 寄存器
- cmd 命令行
- src 源码
- asm 汇编代码
update 更新源代码窗口和当前执行点
ctrl-l 刷新窗口
ctrl-x + n 也就是先按下 ctrl-x 然后再按 n
- 1 单窗口模式，显示一个窗口
- 2 双窗口模式，显示两个窗口
- a 回到传统模式，也就是退出 layout

寄存器指令

i/info reg/register 显示寄存器的值，不包括浮点寄存器和向量寄存器的内容
i/info all-register/reg 显示所有寄存器的内容
i regsiter/reg reg_name 显示 reg_name 寄存器的内容
p/print $reg 显示对应寄存器 reg 的值
set var $reg=n 设置寄存器 reg 的值为 n

栈帧操作

bt/backtrace 查看栈回溯信息，执行该栈回溯命令后，会显示程序执行到什么位置，包含哪些帧等信息。每一帧都有一个编号，从 0 开始。0 表示当前正在执行的函数，1 表示调用当前函数的函数，以此类推。栈回溯是倒序排列的
bt/backtrace n 只显示开头 n 个栈帧
bt/backtrace -n 只显示最后 n 个栈帧
bt/backtrace full 打印栈帧并打印局部变量的值
bt/backtrace full n 打印开头的 n 个栈帧并打印局部变量的值
bt/backtrace full -n 打印结尾的 n 个栈帧并打印局部变量的值
f/frame n 切换栈帧为 n 号栈帧
f/frame addr 切换为栈帧地址 addr
up n 切换栈帧为向上 n 个栈帧，跳到上一层函数
down n 切换栈帧为向下 n 个栈帧，跳到下一层函数
info frame 显示栈帧的信息
info frame n 显示 n 号栈帧的信息
info stack 查看堆栈使用情况
whe/where 查看调用的堆栈
disas/disassemble 反汇编当前的函数或者指定函数

显示指令

p/print /格式 arg/$reg 用于指定显示格式
x /格式 addr 用指定格式显示 addr 内存中的内容
格式
- x 显示为 16 进制数字
- d 显示为 10 进制数字
- u 显示为无符号 10 进制数字
- o 显示为 8 进制数字
- t 显示为 2 进制数字 two
- a 显示为地址
- c 显示为字符
- f 显示为浮点小数
- s 显示为字符串
- i 显示为机器语言(仅在显示内存的X命令中可以使用)
x /NFU addr 其中 N 表示向下显示多少个， F 表示格式，如上， U 表示单位大小
- b 字节
- h 半字
- w 字
- g 双字
set print elements n 设置打印的字节长度为 n ，其中 n=0 时表示不受限制
l/list n 显示代码，默认显示 10 行，指定显示 n 行代码
display arg/$reg 跟踪打印变量值或者寄存器值
undisplay n 取消跟踪第 n 个跟踪变量的值
info display 查看跟踪的变量号和对应的变量
disable display n 禁用 n 号跟踪变量
enable display n 启用 n 号跟踪变量

反向调试

record 用于开始记录程序反向调试所需要的信息，其中包括保存程序的每一步每一行的结果等信息，而且反向调试只能到执行这条指令的位置，如果没有执行这条指令是没有办法进行反向调试的
record stop 停止反向调试，反向调试的记录停止，就可以开始正常运行了
rc/reverse-continue 开始反向运行，直到碰到一个断点
rs/reverse-step 反向运行到上一次被执行的源代码行，会进入函数
rsi/reverse-stepi 反向运行程序到上一条机器指令
rn/reverse-next 反相运行到上一次被执行的源代码行，不会进入函数
rni/reverse-nexti 反相运行到上一条机器指令
reverse-finish 反向运行程序回到调用当前函数的地方
set exec-direction [forward|reverse] 设置程序运行方向，就可以使用 stop 和 continue 等指令来执行反向的调试指令

抓取和释放进程

detach 将正在调试的进程释放掉，不再进行调试，该进程会继续执行
attach pid 可以调试已经启动的进程，或者调试陷入死循环而无法返回的控制台进程

结束

q/quit 退出当前调试
k/kill 杀死当前正在调试的进程，不会退出，可以重新使用开始运行指令开始

其它一些操作

edit 编辑文件或者函数
find dir xxx 寻找 dir 路径下名为 xxx 的文件
dir 用于指定源文件目录
print-object arg 显示目标信息
sharelibrary 加载共享的符号

gdb 初始化文件

linux 环境下初始化文件为 .gdbinit 文件，会在用户的主目录下寻找一个名为 .gdbinit 的文件，如果存在该文件，gdb 就会在启动之前将其作为命令文件运行，初始化文件和命令文件运行顺序如下

~/.gdbinit
运行命令选项
./.gdbinit
通过 -x 选项给出的命令文件 gdb -x xxx

该文件的定义应遵循以下格式

define <command>
<code>
end
document <command>
<help text>
end

在 .gdbinit 中可以写 gdb 的内部指令，gdb 会执行该指令的

1	layout src

但是一般来说，当在一个非 home 目录下添加一个 .gdbinit 时，就必须要在 home 目录下添加一个 .gdbinit 文件，并且此文件中必须声明

1	add-auto-load-safe-path xxx/.gdbinit

后记

虽然 gdb 调试很强大，但是没有一个交互的页面其实也是有点难受的，但是 gdb 调试适用性很广。现在大部分都可以直接使用 vscode+cmake 来调试，其实很方便，能把所有变量都放在侧边栏以便调试确实很不错。但是丝毫不影响 gdb 的强大。