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

1. ~/.gdbinit
2. 运行命令选项
3. ./.gdbinit
4. 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

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

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。