用GDB调试程序（二）

 原文出处：http://blog.csdn.net/haoel/article/details/2880

http://blog.csdn.net/haoel/article/details/2881

GDB的命令概貌
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启动gdb后，就你被带入gdb的调试环境中，就可以使用gdb的命令开始调试程序了，gdb的命令可以使用help命令来查看，如下所示：

    (gdb) help
    List of classes of commands:

    aliases -- Aliases of other commands
    breakpoints -- Making program stop at certain points
    data -- Examining data
    files -- Specifying and examining files
    internals -- Maintenance commands
    obscure -- Obscure features
    running -- Running the program
    stack -- Examining the stack
    status -- Status inquiries
    support -- Support facilities
    tracepoints -- Tracing of program execution without stopping the program
    user-defined -- User-defined commands

    Type "help" followed by a class name for a list of commands in that class.
    Type "help" followed by command name for full documentation.
    Command name abbreviations are allowed if unambiguous.
    (gdb)


gdb的命令很多，gdb把之分成许多个种类。help命令只是例出gdb的命令种类，如果要看种类中的命令，可以使用help <class> 命令，如：help breakpoints，查看设置断点的所有命令。也可以直接help <command>来查看命令的帮助。


gdb中，输入命令时，可以不用打全命令，只用打命令的前几个字符就可以了，当然，命令的前几个字符应该要标志着一个唯一的命令，在Linux下，你可以敲击两次TAB键来补齐命令的全称，如果有重复的，那么gdb会把其例出来。
    
    示例一：在进入函数func时，设置一个断点。可以敲入break func，或是直接就是b func
    (gdb) b func
    Breakpoint 1 at 0x8048458: file hello.c, line 10.
 
    示例二：敲入b按两次TAB键，你会看到所有b打头的命令：
    (gdb) b
    backtrace  break      bt
    (gdb)

    示例三：只记得函数的前缀，可以这样：
    (gdb) b make_ <按TAB键>
    （再按下一次TAB键，你会看到:）
    make_a_section_from_file     make_environ
    make_abs_section             make_function_type
    make_blockvector             make_pointer_type
    make_cleanup                 make_reference_type
    make_command                 make_symbol_completion_list
    (gdb) b make_
    GDB把所有make开头的函数全部例出来给你查看。

    示例四：调试C++的程序时，有可以函数名一样。如：
    (gdb) b 'bubble( M-? 
    bubble(double,double)    bubble(int,int)
    (gdb) b 'bubble(
    你可以查看到C++中的所有的重载函数及参数。（注：M-?和“按两次TAB键”是一个意思）


要退出gdb时，只用发quit或命令简称q就行了。


GDB中运行UNIX的shell程序
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在gdb环境中，你可以执行UNIX的shell的命令，使用gdb的shell命令来完成：

    shell <command string>
    调用UNIX的shell来执行<command string>，环境变量SHELL中定义的UNIX的shell将会被用来执行<command string>，如果SHELL没有定义，那就使用UNIX的标准shell：/bin/sh。（在Windows中使用Command.com或cmd.exe）


还有一个gdb命令是make：
    make <make-args> 
    可以在gdb中执行make命令来重新build自己的程序。这个命令等价于“shell make <make-args>”。


在GDB中运行程序
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当以gdb <program>方式启动gdb后，gdb会在PATH路径和当前目录中搜索<program>的源文件。如要确认gdb是否读到源文件，可使用l或list命令，看看gdb是否能列出源代码。

在gdb中，运行程序使用r或是run命令。程序的运行，你有可能需要设置下面四方面的事。

1、程序运行参数。
    set args 可指定运行时参数。（如：set args 10 20 30 40 50）
    show args 命令可以查看设置好的运行参数。

2、运行环境。
    path <dir> 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。

3、工作目录。
    cd <dir> 相当于shell的cd命令。
    pwd 显示当前的所在目录。

4、程序的输入输出。
    info terminal 显示你程序用到的终端的模式。
    使用重定向控制程序输出。如：run > outfile
    tty命令可以指写输入输出的终端设备。如：tty /dev/ttyb


调试已运行的程序
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两种方法：
1、在UNIX下用ps查看正在运行的程序的PID（进程ID），然后用gdb <program> PID格式挂接正在运行的程序。
2、先用gdb <program>关联上源代码，并进行gdb，在gdb中用attach命令来挂接进程的PID。并用detach来取消挂接的进程。


暂停 / 恢复程序运行
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调试程序中，暂停程序运行是必须的，GDB可以方便地暂停程序的运行。你可以设置程序的在哪行停住，在什么条件下停住，在收到什么信号时停往等等。以便于你查看运行时的变量，以及运行时的流程。

当进程被gdb停住时，你可以使用info program 来查看程序的是否在运行，进程号，被暂停的原因。

在gdb中，我们可以有以下几种暂停方式：断点（BreakPoint）、观察点（WatchPoint）、捕捉点（CatchPoint）、信号（Signals）、线程停止（Thread Stops）。如果要恢复程序运行，可以使用c或是continue命令。


一、设置断点（BreakPoint）
    
    我们用break (简写b)命令来设置断点。正面有几点设置断点的方法：
    
    break <function> 
        在进入指定函数时停住。C++中可以使用class::function或function(type,type)格式来指定函数名。

    break <linenum>
        在指定行号停住。

    break +offset 
    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。

    break ... if <condition>
        ...可以是上述的参数，condition表示条件，在条件成立时停住。比如在循环境体中，可以设置break if i=100，表示当i为100时停住程序。

    查看断点时，可使用info命令，如下所示：（注：n表示断点号）包括了watchpoint、catchpoint
    info breakpoints [n] 
    info break [n] 

二、设置观察点（WatchPoint）
    
    观察点一般来观察某个表达式（变量也是一种表达式）的值是否有变化了，如果有变化，马上停住程序。我们有下面的几种方法来设置观察点：
    
    watch <expr>
        为表达式（变量）expr设置一个观察点。一当表达式值有变化时，马上停住程序。
        
    rwatch <expr>
        当表达式（变量）expr被读时，停住程序。
        
    awatch <expr>
        当表达式（变量）的值被读或被写时，停住程序。
    
    info watchpoints
        列出当前所设置了的所有观察点。
    info watch

三、设置捕捉点（CatchPoint）

    你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 <event>
        当event发生时，停住程序。event可以是下面的内容：
        1、throw 一个C++抛出的异常。（throw为关键字）
        2、catch 一个C++捕捉到的异常。（catch为关键字）
        3、exec 调用系统调用exec时。（exec为关键字，目前此功能只在HP-UX下有用）
        4、fork 调用系统调用fork时。（fork为关键字，目前此功能只在HP-UX下有用）
        5、vfork 调用系统调用vfork时。（vfork为关键字，目前此功能只在HP-UX下有用）
        6、load 或 load <libname> 载入共享库（动态链接库）时。（load为关键字，目前此功能只在HP-UX下有用）

        7、unload 或 unload <libname> 卸载共享库（动态链接库）时。（unload为关键字，目前此功能只在HP-UX下有用）

    tcatch <event> 
        只设置一次捕捉点，当程序停住以后，应点被自动删除。

四、维护停止点

上面说了如何设置程序的停止点，GDB中的停止点也就是上述的三类。在GDB中，如果你觉得已定义好的停止点没有用了，你可以使用delete、clear、disable、enable这几个命令来进行维护。

    clear
        清除当前行上所有的已定义的停止点。

    clear <function>
    clear <filename:function>
        清除所有设置在函数上的停止点。

    clear <linenum>
    clear <filename:linenum>
        清除所有设置在指定行上的停止点。

    delete [breakpoints] [range...]
        删除指定的断点，breakpoints为断点号。如果不指定断点号，则表示删除所有的断点。range 表示断点号的范围（如：3-7）。其简写命令为d。

比删除更好的一种方法是disable停止点，disable了的停止点，GDB不会删除，当你还需要时，enable即可，就好像回收站一样。

    disable [breakpoints] [range...]
        disable所指定的停止点，breakpoints为停止点号。如果什么都不指定，表示disable所有的停止点。简写命令是dis.

    enable [breakpoints] [range...]
        enable所指定的停止点，breakpoints为停止点号。

    enable [breakpoints] once range...
        enable所指定的停止点一次，当程序停止后，该停止点马上被GDB自动disable。

    enable [breakpoints] delete range...
        enable所指定的停止点一次，当程序停止后，该停止点马上被GDB自动删除。

 

五、停止条件维护

前面在说到设置断点时，我们提到过可以设置一个条件，当条件成立时，程序自动停止，这是一个非常强大的功能，这里，我想专门说说这个条件的相关维护命令。一般来说，为断点设置一个条件，我们使用if关键词，后面跟其断点条件。并且，条件设置好后，我们可以用condition命令来修改断点的条件。（只有break和watch命令支持if，catch目前暂不支持if）

    condition <bnum> <expression>
        修改断点号为bnum的停止条件为expression。

    condition <bnum>
        清除断点号为bnum的停止条件。

还有一个比较特殊的维护命令ignore，你可以指定程序运行时，忽略停止条件几次。

    ignore <bnum> <count>
        表示忽略断点号为bnum的停止条件count次。

六、为停止点设定运行命令

我们可以使用GDB提供的command命令来设置停止点的运行命令。也就是说，当运行的程序在被停止住时，我们可以让其自动运行一些别的命令，这很有利行自动化调试。对基于GDB的自动化调试是一个强大的支持。

    commands [bnum]
    ... command-list ...
    end

    为断点号bnum指写一个命令列表。当程序被该断点停住时，gdb会依次运行命令列表中的命令。

    例如：

        break foo if x>0
        commands
        printf "x is %d/n",x
        continue
        end
        断点设置在函数foo中，断点条件是x>0，如果程序被断住后，也就是，一旦x的值在foo函数中大于0，GDB会自动打印出x的值，并继续运行程序。

如果你要清除断点上的命令序列，那么只要简单的执行一下commands命令，并直接在打个end就行了。

七、断点菜单

在C++中，可能会重复出现同一个名字的函数若干次（函数重载），在这种情况下，break <function>不能告诉GDB要停在哪个函数的入口。当然，你可以使用break <function(type)>也就是把函数的参数类型告诉GDB，以指定一个函数。否则的话，GDB会给你列出一个断点菜单供你选择你所需要的断点。你只要输入你菜单列表中的编号就可以了。如：

    (gdb) b String::after
    [0] cancel
    [1] all
    [2] file:String.cc; line number:867
    [3] file:String.cc; line number:860
    [4] file:String.cc; line number:875
    [5] file:String.cc; line number:853
    [6] file:String.cc; line number:846
    [7] file:String.cc; line number:735
    > 2 4 6
    Breakpoint 1 at 0xb26c: file String.cc, line 867.
    Breakpoint 2 at 0xb344: file String.cc, line 875.
    Breakpoint 3 at 0xafcc: file String.cc, line 846.
    Multiple breakpoints were set.
    Use the "delete" command to delete unwanted
     breakpoints.
    (gdb)

可见，GDB列出了所有after的重载函数，你可以选一下列表编号就行了。0表示放弃设置断点，1表示所有函数都设置断点。

八、恢复程序运行和单步调试

当程序被停住了，你可以用continue命令恢复程序的运行直到程序结束，或下一个断点到来。也可以使用step或next命令单步跟踪程序。

   continue [ignore-count]
    c [ignore-count]
    fg [ignore-count]
     恢复程序运行，直到程序结束，或是下一个断点到来。ignore-count表示忽略其后的断点次数。continue，c，fg三个命令都是一样的意思。

    step <count>
        单步跟踪，如果有函数调用，他会进入该函数。进入函数的前提是，此函数被编译有debug信息。很像VC等工具中的step in。后面可以加count也可以不加，不加表示一条条地执行，加表示执行后面的count条指令，然后再停住。

   next <count>
        同样单步跟踪，如果有函数调用，他不会进入该函数。很像VC等工具中的step over。后面可以加count也可以不加，不加表示一条条地执行，加表示执行后面的count条指令，然后再停住。

   set step-mode
    set step-mode on
        打开step-mode模式，于是，在进行单步跟踪时，程序不会因为没有debug信息而不停住。这个参数有很利于查看机器码。

    set step-mod off
        关闭step-mode模式。

    finish
        运行程序，直到当前函数完成返回。并打印函数返回时的堆栈地址和返回值及参数值等信息。

    until 或 u
        当你厌倦了在一个循环体内单步跟踪时，这个命令可以运行程序直到退出循环体。

    stepi 或 si
    nexti 或 ni
        单步跟踪一条机器指令！一条程序代码有可能由数条机器指令完成，stepi和nexti可以单步执行机器指令。与之一样有相同功能的命令是“display/i $pc” ，当运行完这个命令后，单步跟踪会在打出程序代码的同时打出机器指令（也就是汇编代码）

九、信号（Signals）

信号是一种软中断，是一种处理异步事件的方法。一般来说，操作系统都支持许多信号。尤其是UNIX，比较重要应用程序一般都会处理信号。UNIX定义了许多信号，比如SIGINT表示中断字符信号，也就是Ctrl+C的信号，SIGBUS表示硬件故障的信号；SIGCHLD表示子进程状态改变信号；SIGKILL表示终止程序运行的信号，等等。信号量编程是UNIX下非常重要的一种技术。

GDB有能力在你调试程序的时候处理任何一种信号，你可以告诉GDB需要处理哪一种信号。你可以要求GDB收到你所指定的信号时，马上停住正在运行的程序，以供你进行调试。你可以用GDB的handle命令来完成这一功能。

    handle <signal> <keywords...>
        在GDB中定义一个信号处理。信号<signal>可以以SIG开头或不以SIG开头，可以用定义一个要处理信号的范围（如：SIGIO-SIGKILL，表示处理从SIGIO信号到SIGKILL的信号，其中包括SIGIO，SIGIOT，SIGKILL三个信号），也可以使用关键字all来标明要处理所有的信号。一旦被调试的程序接收到信号，运行程序马上会被GDB停住，以供调试。其<keywords>可以是以下几种关键字的一个或多个。

        nostop
            当被调试的程序收到信号时，GDB不会停住程序的运行，但会打出消息告诉你收到这种信号。
        stop
            当被调试的程序收到信号时，GDB会停住你的程序。
        print
            当被调试的程序收到信号时，GDB会显示出一条信息。
        noprint
            当被调试的程序收到信号时，GDB不会告诉你收到信号的信息。
        pass
        noignore
            当被调试的程序收到信号时，GDB不处理信号。这表示，GDB会把这个信号交给被调试程序会处理。
        nopass
        ignore
            当被调试的程序收到信号时，GDB不会让被调试程序来处理这个信号。

    info signals
    info handle
        查看有哪些信号在被GDB检测中。

十、线程（Thread Stops）

如果你程序是多线程的话，你可以定义你的断点是否在所有的线程上，或是在某个特定的线程。GDB很容易帮你完成这一工作。

    break <linespec> thread <threadno>
    break <linespec> thread <threadno> if ...
        linespec指定了断点设置在的源程序的行号。threadno指定了线程的ID，注意，这个ID是GDB分配的，你可以通过“info threads”命令来查看正在运行程序中的线程信息。如果你不指定thread <threadno>则表示你的断点设在所有线程上面。你还可以为某线程指定断点条件。如：
    
        (gdb) break frik.c:13 thread 28 if bartab > lim

    当你的程序被GDB停住时，所有的运行线程都会被停住。这方便你你查看运行程序的总体情况。而在你恢复程序运行时，所有的线程也会被恢复运行。那怕是主进程在被单步调试时。