Linux下C语言的调试

 

调试是每个程序员都会面临的问题. 如何提高程序员的调试效率, 更好更快地定位程序中的问题从而加快程序开发的进度, 是大家共同面对的问题. 可能Windows用户顺口就会说出:用VC呗 :-) , 它提供了设置断点, 单步跟踪等的图形界面, 使调试起来直观易用. 但Linux用户可能要生闷气了 O:-) : 难道我们Linux程序员就只能使用原始的调试方法, 在代码中加入printf信息吗?难道Linux下就没有好的C语言调试工具吗?

当然不是了. GNU早就组织开发了一套C语言编译器(Gcc)和调试工具(Gdb). Gdb虽然没有图形化的友好界面, 但是它强大的功能也足以与微软的VC工具相媲美, 给Linux程序员带来了福音. 下面通过一个简单的例子, 演示一下Gdb的使用流程:

示例文件 demo.c 的源代码如下:

#include <stdio.h>int sum(int, int);    intmain(){    int result;    int a = 1, b = 2;    result = sum(a, b);    printf("%d + %d = %d\n", a, b, result);    return 0;}    intsum(int a, int b){    return a + b;}

编译源文件, 生成可执行文件

$ gcc -g -Wall -o demo demo.c

虽然这段程序没有错误, 但调试完全正确的程序可以更加了解Gdb的使用流程. 接下来就启动Gdb进行调试.

注意:

• Gdb进行调试的是可执行文件, 而不是”.c”源文件, 因此, 需要先通过Gcc编译生成可执行文件才能用Gdb进行调试.
• 一定要加上选项”-g”, 这样编译出的可执行代码中才包含调试信息, 否则Gdb无法载入该可执行文件.
• 不能使用 -O2选项对可执行文件进行优化, 因为优化之后可执行文件里的符号表信息将被删除, 这样Gdb就无法找到使可执行文件与源文件之间的关联了, 也就不能调试了.

(1) 启动Gdb

$ gdb demoGNU gdb (GDB) 7.0-debianCopyright (C) 2009 Free Software Foundation, Inc.License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>This is free software: you are free to change and redistribute it.There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.  Type "show copying"and "show warranty" for details.This GDB was configured as "x86_64-linux-gnu".For bug reporting instructions, please see:<http://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>...Reading symbols from /home/wangsheng/tmp/demo/gdb/demo...done.

可以看出, 在Gdb的启动画面中指出了Gdb的版本号, 使用的库文件等头信息, 接下来就进入了由”(gdb)”开头的命令行界面了.

(2) 查看源文件

在Gdb中键入”l”(list的缩写)可以查看所载入的文件, 如下所示:

(gdb) l1       #include23       int sum(int, int);45           int6       main()7       {8           int result;9           int a = 1, b = 2;10          result = sum(a, b);(gdb) l11          printf("%d + %d = %d\n", a, b, result);12          return 0;13      }1415          int16      sum(int a, int b)17      {18          return a + b;19      }(gdb) lLine number 20 out of range; demo.c has 19 lines.

可以看出, Gdb列出的源代码中明确地给出了对应的行号, 这样就可以大大地方便代码的定位.

(3) 设置断点

设置断点是调试程序中一个非常重要的手段, 它可以使程序到一定位置暂停运行. 因此,可以在该位置方便地查看变量的值, 堆栈情况等, 从而找出代码的症结所在.

在Gdb中设置断点非常简单, 只需在”b”后加入对应的行号即可(这是最常用的方式). 如下所示:

(gdb) b 9Breakpoint 2 at 0x4004f4: file demo.c, line 9.

注意: 该断点的作用是当程序运行到第 9 行时暂停(第 8 行执行完毕, 第 9 行未执行)

(4) 查看断点信息

(gdb) info bNum     Type           Disp Enb Address            What2       breakpoint     keep y   0x00000000004004f4 in main at demo.c:9

(5) 运行代码

接下来就可运行代码了, Gdb默认从首行开始运行代码, 可键入”r”(run的缩写)即可. 若想从程序中指定的行开始运行, 可在r后面加上行号.

(gdb) rStarting program: /home/wangsheng/tmp/demo/gdb/demoBreakpoint 2, main () at demo.c:99           int a = 1, b = 2;

可以看到程序运行到断点处就停止了.

(6) 查看变量值
键入p(print的缩写)+变量名即可查看该变量在此时的值

(gdb) p a$1 = 1(gdb) p b$2 = 2(gdb) p result$3 = 32767

注意: 这里之所以result是一个莫名其妙的值, 是因为声明result是没有初始化, 其值是不固定的。

(7) 单步执行

单步运行可以使用n(next的缩写)或者s(step的缩写), 它们之间的区别在于: 若有函数调用的时候, s会进入该函数而n不会. 因此, s就类似于VC等工具中的”step in”, n就类似于VC等工具中的”step over”.

如果使用n命令显示如下:

(gdb) n10          result = sum(a, b);

下面使用 s 命令，跟踪进入 sum 函数:

(gdb) ssum (a=1, b=2) at demo.c:1818          return a + b;

可以看出执行 s 命令时进入了sum函数内部, 如果用 n 命令则跳过函数的调用部分

(8) 恢复程序运行

在查看变量值以及堆栈之后, 就可以使用命令c(continue)恢复程序的正常运行了. 这时, 它会把剩余还未执行的程序执行完, 并显示剩余程序的执行结果.

(gdb) cContinuing.1 + 2 = 3Program exited normally.

可以看出, 程序在运行完后退出, 之后程序处于”停止状态”.
说明: 在Gdb中, 程序的运行状态有”运行”,”暂停”和”停止”3种. 其中”暂停”状态是程序遇到了断点或者观察点, 程序暂时停止运行, 而此时函数的地址, 函数参数, 函数内的局部变量都会被压入”栈(Stack)中. 故在这种状态下可以查看函数的变量值等各种属性. 但在函数处于”停止”状态之后, “栈”就会自动撤销, 它也就无法查看各种信息了

关于Gdb的更多命令, 你可以在启用Gdb后, 输入help命令查看.