用GDB调试c/c++程序

GDB概述

GDB是GNU开源组织发布的一个强大的UNIX下的程序调试工具。或许，各位比较喜欢那种图形界面方式的，像VC、BCB等IDE的调试，但如果你是在UNIX平台下做软件，你会发现GDB这个调试工具有比VC、BCB的图形化调试器更强大的功能。所谓“寸有所长，尺有所短”就是这个道理。

一般来说，GDB主要帮忙你完成下面四个方面的功能：

1、启动你的程序，可以按照你的自定义的要求随心所欲的运行程序。

2、可让被调试的程序在你所指定的调置的断点处停住。（断点可以是条件表达式）

3、当程序被停住时，可以检查此时你的程序中所发生的事。

4、动态的改变你程序的执行环境，变量或寄存器值。

5、程序崩溃时，根据Coredump文件，了解崩溃原因。

一个调试示例

源程序：tst.c

 1 #include<stdio.h>
     2
     3 int func(int n)
     4 {
     5         intsum=0,i;
     6        for(i=0; i<n; i++)
     7         {
    8                sum+=i;
     9         }
    10         returnsum;
    11 }
    12
    13
    14 main()
    15 {
    16         int i;
    17         longresult = 0;
    18         for(i=1;i<=100; i++)
    19         {
   20                result += i;
    21         }
    22
    23       printf("result[1-100] = %d /n", result );
    24       printf("result[1-250] = %d /n", func(250) );
    25 }

编译生成执行文件：（Linux下）
    hchen/test> cc -g tst.c -o tst

使用GDB调试：

hchen/test>gdb tst  <----------启动GDB
GNU gdb 5.1.1
Copyright 2002 Free Software Foundation, Inc.
GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
Type "show copying" to see the conditions.
There is absolutely no warranty for GDB.  Type "show warranty"for details.
This GDB was configured as "i386-suse-linux"...
(gdb) l     <-------------------- l命令相当于list，从第一行开始例出原码。
1        #include <stdio.h>
2
3        int func(int n)
4        {
5               int sum=0,i;
6               for(i=0; i<n; i++)
7               {
8                       sum+=i;
9               }
10              return sum;
(gdb)       <--------------------直接回车表示，重复上一次命令
11       }
12
13
14       main()
15       {
16              int i;
17              long result = 0;
18              for(i=1; i<=100; i++)
19              {
20                      result += i;    
(gdb) break 16    <-------------------- 设置断点，在源程序第16行处。
Breakpoint 1 at 0x8048496: file tst.c, line 16.
(gdb) break func  <-------------------- 设置断点，在函数func()入口处。
Breakpoint 2 at 0x8048456: file tst.c, line 5.
(gdb) info break  <-------------------- 查看断点信息。
Num Type           Disp EnbAddress    What
1   breakpoint     keep y   0x08048496in main at tst.c:16
2   breakpoint     keep y   0x08048456in func at tst.c:5
(gdb) r          <--------------------- 运行程序，run命令简写
Starting program: /home/hchen/test/tst

Breakpoint1, main () at tst.c:17    <---------- 在断点处停住。
17              long result = 0;
(gdb) n         <--------------------- 单条语句执行，next命令简写。
18              for(i=1; i<=100; i++)
(gdb) n
20                      result += i;
(gdb) n
18              for(i=1; i<=100; i++)
(gdb) n
20                      result += i;
(gdb) c         <--------------------- 继续运行程序，continue命令简写。
Continuing.
result[1-100] = 5050       <----------程序输出。

Breakpoint2, func (n=250) at tst.c:5
5               int sum=0,i;
(gdb) n
6               for(i=1; i<=n; i++)
(gdb) p i        <--------------------- 打印变量i的值，print命令简写。
$1 = 134513808
(gdb) n
8                       sum+=i;
(gdb) n
6               for(i=1; i<=n; i++)
(gdb) p sum
$2 = 1
(gdb) n
8                       sum+=i;
(gdb) p i
$3 = 2
(gdb) n
6               for(i=1; i<=n; i++)
(gdb) p sum
$4 = 3
(gdb) bt        <--------------------- 查看函数堆栈。
#0  func (n=250) at tst.c:5
#1  0x080484e4 in main () at tst.c:24
#2  0x400409ed in __libc_start_main () from /lib/libc.so.6
(gdb) finish    <---------------------退出函数。
Run till exit from #0  func (n=250) at tst.c:5
0x080484e4 in main () at tst.c:24
24             printf("result[1-250] = %d /n", func(250) );
Value returned is $6 = 31375
(gdb) c     <--------------------- 继续运行。
Continuing.
result[1-250] = 31375    <----------程序输出。

Programexited with code 027. <--------程序退出，调试结束。
(gdb) q     <--------------------- 退出gdb。
hchen/test>

好了，有了以上的感性认识，还是让我们来系统地认识一下gdb吧。

GDB概貌

gdb的命令很多，gdb把之分成许多个种类。gdb的命令可以使用help命令来查看，help命令只是列出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，可以不用打全命令而使用缩写形式，只要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键来补齐命令或者变量、函数的全称，如果有重复的，那么gdb会把其例出来。Gdb里按Enter则继续上面的命令，不需要重新输入。下面列出常用的命令

set 设置参数或者变量值

b/break 添加断点

r/run 运行

s/step 单步调试，如果为函数则进入

n/next 单步调试，下一步

fin/finish 跳出函数

c/continue 继续程序运行

bt/backtrace 显示堆栈

f/frame 进入当前堆栈

p/print 打印变量

l/list 显示源文件

k/kill 杀死当前程序，如果需要重新运行，可以先kill再run，而不用重新gdb进入，省去重新设置断点，参数设置等，非常有用

q/quit 退出

gcore/generate-core-file[file] 为正在调试的程序生成core文件

GDB中运行shell程序

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>    或  ! <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>”。

 

 启动GDB

一般来说GDB主要调试的是C/C++的程序。要调试C/C++的程序，首先在编译时，我们必须要把调试信息加到可执行文件中。使用编译器（cc/gcc/g++）的 -g 参数可以做到这一点。如：

g++ -g hello.cpp -o hello

如果没有-g，你将看不见程序的函数名、变量名，所代替的全是运行时的内存地址。当你用-g把调试信息加入之后，并成功编译目标代码以后，让我们来看看如何用gdb来调试他。

启动GDB的方法有以下几种：

1、gdb <program> 

program也就是你的执行文件，一般在当然目录下。

2、gdb <program> core

用gdb同时调试一个运行程序和core文件，core是程序非法执行后core dump后产生的文件。

3、gdb <program> <PID>

如果你的程序是一个服务程序，那么你可以指定这个服务程序运行时的进程ID。gdb会自动attach上去，并调试他。也可以先用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。

如果程序启动需要参数，使用—args选项，当然也可以进入gdb后用命令set args。例如：gdb --args gcc -O2 -c foo.c。

GDB启动时，可以加上一些GDB的启动开关，详细的开关可以用gdb -help查看。我在下面只例举一些比较常用的参数：（斜线前面是缩写）

-s/-symbols <file>       从指定文件中读取符号表。

-se file                 从指定文件中读取符号表信息，并把他用在可执行文件中。

-c/-core <file>          调试时core dump的core文件。

-d/-directory<directory>   加入一个源文件的搜索路径。

 程序运行/暂停/恢复

启动GDB后run命令开始程序运行调试。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。

设置断点（BreakPoint）

我们用break命令来设置断点，设置断点有下面的几种方法：

break<function>  在进入指定函数时停住。C++中可以使用class::function 或class::function(type,type) 格式来指定特定重载的函数。
break <linenum> 在指定行号停住。
break ±offset 在当前行号的前面或后面的offset行停住
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）

info breakpoints [n]   info break [n] 

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。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。

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

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）。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。

 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] [range...] once 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。

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。

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

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。

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。

c/continue [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。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。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 on/ off     打开/关闭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。

    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）

查看栈信息

当程序被停住了，你需要做的第一件事就是查看程序是在哪里停住的。当你的程序调用了一个函数，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。你可以用GDB命令来查看当前的栈中的信息。下面是一些查看函数调用栈信息的GDB命令：

bt/backtrace <n>不加n显示所有栈信息，如果 n是一个正整数，表示只打印栈顶上n层的栈信息。如果n表一个负整数，表示只打印栈底下n层的栈信息。例如：
        (gdb)bt
        #0  func (n=250) at tst.c:6
        #1  0x08048524 in main (argc=1,argv=0xbffff674) at tst.c:30
        #2  0x400409ed in__libc_start_main () from /lib/libc.so.6
        从上可以看出函数的调用栈信息：__libc_start_main --> main() --> func()

如果你要查看某一层的信息，你需要在切换当前的栈，一般来说，程序停止时，最顶层的栈就是当前栈，如果你要查看栈下面层的详细信息，首先要做的是切换当前栈。

    f/frame<n>  n是backtrace打印出的栈中的层编号。

    up<n>       表示向栈的上面移动n层，可以不打n，表示向上移动一层。 
          down <n> 表示向栈的下面移动n层，可以不打n，表示向下移动一层。 
        上面的命令，都会打印出移动到的栈层的信息。如果你不想让其打出信息。你可以使用这三个命令：

    select-frame <n> 对应于 frame 命令。
            up-silently<n> 对应于 up 命令。
           down-silently <n> 对应于 down 命令。

info frame  打印出详细的当前栈层的信息
    info args       打印出当前函数的参数名及其值。
    info locals    打印出当前函数中所有局部变量及其值。
    info catch   打印出当前的函数中的异常处理信息。如：

查看源程序

显示源代码

GDB 可以打印出所调试程序的源代码，当然，在程序编译时一定要加上-g的参数，把源程序信息编译到执行文件中，不然就看不到源程序了。当程序停下来以后，GDB会报告程序停在了那个文件的第几行上。你可以用list命令来打印程序的源代码。还是来看一看查看源代码的GDB命令吧：

list             显示当前行后面的源程序。
list -             显示当前行前面的源程序。
list <linenum> 显示程序第linenum行的周围的源程序。
list <function> 显示函数名为function的函数的源程序。

  list后面可以跟以下其他的参数：

<+offset>  当前行号的正偏移量。
      <-offset>  当前行号的负偏移量。
      <filename:linenum> 哪个文件的哪一行。
      <filename:function>哪个文件中的哪个函数。
      <*address> 程序运行时的语句在内存中的地址。

一般是打印当前行的上5行和下5行，如果显示函数是是上2行下8行，默认是10行，当然，你也可以定制显示的范围，使用下面命令可以设置一次显示源程序的行数。

   setlistsize <count> 设置一次显示源代码的行数。
          showlistsize         查看当前listsize的设置。

list命令还有下面的用法：

  list<first>, <last>     显示从first行到last行之间的源代码。
        list ,<last>           显示从当前行到last行之间的源代码。
         list+                往后显示源代码。

搜索源代码

不仅如此，GDB还提供了源代码搜索的命令：

forward-search<regexp>   search <regexp>       向前面搜索。

reverse-search<regexp>     全部搜索。其中，<regexp>就是正则表达式，也主一个字符串的匹配模式，关于正则表达式，我就不在这里讲了，还请各位查看相关资料。

添加源文件的路径

有时候list源文件，gdb找不到文件。GDB提供了可以让你指定源文件的路径的命令，以便GDB进行搜索。

directory<dirname ... >
    dir <dirname ... >

加一个源文件路径到当前路径的前面。如果你要指定多个路径，UNIX下你可以使用“:”，Windows下你可以使用“;”。
    directory 清除所有的自定义的源文件搜索路径信息。    
    show directories 显示定义了的源文件搜索路径。

源代码的内存

你可以使用info line命令来查看源代码在内存中的地址。info line后面可以跟“行号”，“函数名”，“文件名:行号”，“文件名:函数名”，这个命令会打印出所指定的源码在运行时的内存地址，如：    

(gdb) info line tst.c:func
        Line 5 of "tst.c" startsat address 0x8048456 <func+6> and ends at 0x804845d <func+13>.

还有一个命令（disassemble）你可以查看源程序的当前执行时的机器码，这个命令会把目前内存中的指令dump出来。如下面的示例表示查看函数func的汇编代码。

 (gdb) disassemble func
        Dump of assembler code for functionfunc:
        0x8048450<func>:       push   %ebp
        0x8048451<func+1>:     mov    %esp,%ebp
        0x8048453<func+3>:     sub    $0x18,%esp
        0x8048456 <func+6>:    movl   $0x0,0xfffffffc(%ebp)
        0x804845d<func+13>:    movl   $0x1,0xfffffff8(%ebp)
        0x8048464<func+20>:    mov    0xfffffff8(%ebp),%eax
        0x8048467<func+23>:    cmp    0x8(%ebp),%eax
        0x804846a<func+26>:    jle    0x8048470<func+32>
        0x804846c<func+28>:    jmp    0x8048480<func+48>
        0x804846e<func+30>:    mov    %esi,%esi
        0x8048470<func+32>:    mov    0xfffffff8(%ebp),%eax
        0x8048473<func+35>:    add    %eax,0xfffffffc(%ebp)
        0x8048476<func+38>:    incl   0xfffffff8(%ebp)
        0x8048479<func+41>:    jmp    0x8048464<func+20>
        0x804847b<func+43>:    nop
        0x804847c<func+44>:    lea    0x0(%esi,1),%esi
        0x8048480<func+48>:    mov    0xfffffffc(%ebp),%edx
        0x8048483<func+51>:    mov    %edx,%eax
        0x8048485<func+53>:    jmp    0x8048487<func+55>
        0x8048487<func+55>:    mov    %ebp,%esp
        0x8048489<func+57>:    pop    %ebp
        0x804848a<func+58>:    ret
        End of assembler dump.

查看运行时数据

在你调试程序时，当程序被停住时，你可以使用print命令（简写命令为p），或是同义命令inspect来查看当前程序的运行数据。print命令的格式是：

print /<f><expr>
    <expr>是表达式，是你所调试的程序的语言的表达式（GDB可以调试多种编程语言），<f>是输出的格式，一般来说，GDB会根据变量的类型输出变量的值。但你也可以自定义GDB的输出的格式。例如，你想输出一个整数的十六进制，或是二进制来查看这个整型变量的中的位的情况，例如print /x i。要做到这样，你可以使用GDB的数据显示格式：
    x  按十六进制格式显示变量。
    d  按十进制格式显示变量。
    u  按十六进制格式显示无符号整型。
    o  按八进制格式显示变量。
    t  按二进制格式显示变量。 
    a  按十六进制格式显示变量。
    c  按字符格式显示变量。
    f  按浮点数格式显示变量。

当你用GDB的print查看程序运行时的数据时，你每一个print都会被GDB记录下来。GDB会以$1, $2, $3 .....这样的方式为你每一个print命令编上号。于是，你可以使用这个编号访问以前的表达式，如$1。这个功能所带来的好处是，如果你先前输入了一个比较长的表达式，如果你还想查看这个表达式的值，你可以使用历史记录来访问，省去了重复输入。

表达式和宏

print和许多GDB的命令一样，可以接受一个表达式，GDB会根据当前的程序运行的数据来计算这个表达式。既然是表达式，那么就可以是当前程序运行中的const常量、变量、函数等内容。在GDB下，我们无法print宏定义，因为宏是预编译的。但是我们还是有办法来调试宏，这个需要GCC的配合。在GCC编译程序的时候，加上-ggdb3参数，这样，你就可以调试宏了。另外，你可以使用下述的GDB的宏调试命令 来查看相关的宏。

•    info macro –你可以查看这个宏在哪些文件里被引用了，以及宏定义是什么样的。

•    macro – 你可以查看宏展开的样子。

表达式的语法应该是当前所调试的语言的语法，由于C/C++是一种大众型的语言，所以，本文中的例子都是关于C/C++的。在表达式中，有几种GDB所支持的操作符，它们可以用在任何一种语言中。

  @        是一个和数组有关的操作符，在后面会有更详细的说明。
           ::        指定一个在文件或是一个函数中的变量。
           {<type>} <addr>        表示一个指向内存地址<addr>的类型为type的一个对象。

变量

 在GDB中，你可以随时查看以下三种变量的值：
        1、全局变量（所有文件可见的）
        2、静态全局变量（当前文件可见的）
        3、局部变量（当前Scope可见的）

如果你的局部变量和全局变量发生冲突（也就是重名），一般情况下是局部变量会隐藏全局变量。也就是说，如果一个全局变量和一个函数中的局部变量同名时，如果当前停止点在函数中，用print显示出的变量的值会是函数中的局部变量的值。如果此时你想查看全局变量的值时，你可以使用操作符“::”：    file::variable    function::variable

通过这种形式指定你所想查看的变量，是哪个文件中的或是哪个函数中的。例如，查看文件f2.c中的全局变量x的值：   

gdb) p'f2.c'::x    

当然，“::”操作符会和C++中的发生冲突，GDB能自动识别“::” 是否C++的操作符，所以你不必担心在调试C++程序时会出现异常。    

另外，需要注意的是，如果你的程序编译时开启了优化选项，那么在用GDB调试被优化过的程序时，可能会发生某些变量不能访问，或是取值错误码的情况。这个是很正常的，因为优化程序会删改你的程序，整理你程序的语句顺序，剔除一些无意义的变量等，所以在GDB调试这种程序时，运行时的指令和你所编写指令就有不一样，也就会出现你所想象不到的结果。对付这种情况时，需要在编译程序时关闭编译优化。一般来说，几乎所有的编译器都支持编译优化的开关，例如，GNU的C/C++编译器GCC，你可以使用“-gstabs”选项来解决这个问题。关于编译器的参数，还请查看编译器的使用说明文档。 

有时候，你需要查看一段连续的内存空间的值。比如数组的一段，或是动态分配的数据的大小。你可以使用GDB的“@”操作符，“@”的左边是第一个内存的地址的值，“@”的右边则你你想查看内存的长度。例如，你的程序中有这样的语句：     

      int *array = (int *) malloc (len * sizeof(int));       

于是，在GDB调试过程中，你可以以如下命令显示出这个动态数组的取值：

       p *array@len

@的左边是数组的首地址的值，也就是变量array所指向的内容，右边则是数据的长度，其保存在变量len中，其输出结果，大约是下面这个样子的：

       (gdb) p *array@len

       $1 = {2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38,40}

如果是静态数组的话，可以直接用print数组名，就可以显示数组中所有数据的内容了。

内存

 你可以使用examine命令（简写是x）来查看内存地址中的值。x命令的语法如下所示：
    x /<n/f/u> <addr> 

n、f、u是可选的参数。n 是一个正整数，表示显示内存的长度，也就是说从当前地址向后显示几个地址的内容。

f 表示显示的格式，参见上面。如果地址所指的是字符串，那么格式可以是s，如果地十是指令地址，那么格式可以是i。

u 表示从当前地址往后请求的字节数，如果不指定的话，GDB默认是4个bytes。u参数可以用下面的字符来代替，b表示单字节，h表示双字节，w表示四字节，g表示八字节。当我们指定了字节长度后，GDB会从指内存定的内存地址开始，读写指定字节，并把其当作一个值取出来。<addr>表示一个内存地址。

n/f/u三个参数可以一起使用。例如：x /3uh 0x54320 表示，从内存地址0x54320读取内容，h表示以双字节为一个单位，3表示三个单位，u表示按十六进制显示。

寄存器

要查看寄存器的值，很简单，可以使用如下命令：    

info registers        查看寄存器的情况。（除了浮点寄存器）
     infoall-registers      查看所有寄存器的情况。（包括浮点寄存器）
     info registers <regname...>        查看所指定的寄存器的情况。

寄存器中放置了程序运行时的数据，比如程序当前运行的指令地址（pc），程序的当前堆栈地址（sp）等等。你同样可以使用print命令来访问寄存器的情况，只需要在寄存器名字前加一个$符号就可以了。如：p $pc。

自动显示

你可以设置一些自动显示的变量，当程序停住时，或是在你单步跟踪时，这些变量会自动显示。相关的GDB命令是display。
    display <expr> 
    display/<fmt> <expr> 
    display/<fmt> <addr>

expr是一个表达式，fmt表示显示的格式，addr表示内存地址，当你用display设定好了一个或多个表达式后，只要你的程序被停下来，GDB会自动显示你所设置的这些表达式的值。   格式i和s同样被display支持，一个非常有用的命令是：    
        display/i $pc    
    $pc是GDB的环境变量，表示着指令的地址，/i则表示输出格式为机器指令码，也就是汇编。于是当程序停下后，就会出现源代码和机器指令码相对应的情形，这是一个很有意思的功能。    

下面是一些和display相关的GDB命令：    

 info display

查看display设置的自动显示的信息。GDB会打出一张表格，向你报告当然调试中设置了多少个自动显示设置，其中包括，设置的编号，表达式，是否enable。

undisplay<dnums...>    delete display <dnums...>

删除自动显示，dnums意为所设置好了的自动显式的编号。如果要同时删除几个，编号可以用空格分隔，如果要删除一个范围内的编号，可以用减号表示（如：2-5）。   

disable display<dnums...>
     enable display<dnums...>
    disable和enalbe不删除自动显示的设置，而只是让其失效和恢复。     

设置显示选项

GDB中关于显示的选项比较多，这里我只例举大多数常用的选项。

setprint address on/off 打开/关闭函数的参数地址显示地址输出，当程序显示函数信息时，GDB会显出函数的参数地址，系统默认为打开的。show print address   查看当前地址显示选项是否打开。如：     
        (gdb) f
        #0  set_quotes (lq=0x34c78"<<", rq=0x34c88 ">>")
            atinput.c:530
        530        if (lquote != def_lquote)

 (gdb) set print addroff
        (gdb) f
        #0  set_quotes(lq="<<", rq=">>") at input.c:530
       530         if (lquote != def_lquote)

setprint array on/off  打开数组显示，打开后当数组显示时，每个元素占一行，如果不打开的话，每个元素则以逗号分隔。这个选项默认是关闭的。show print array 查看当前数组显示设置状态。              

setprint elements <number-of-elements>  这个选项主要是设置数组的，如果你的数组太大了，那么就可以指定一个<number-of-elements>来指定数据显示的最大长度，当到达这个长度时，GDB就不再往下显示了。如果设置为0，则表示不限制。show print elements 查看print elements的选项信息。

setprint null-stop <on/off>    如果打开了这个选项，那么当显示字符串时，遇到结束符则停止显示。这个选项默认为off。

set print pretty on/off 如果打开printf pretty这个选项，那么当GDB显示结构体时会比较漂亮。show print pretty 查看GDB是如何显示结构体的。如：

           $1 = {
             next = 0x0,
             flags = {
               sweet = 1,
               sour = 1
             },
             meat = 0x54 "Pork"
            }

  关闭printf pretty这个选项，GDB显示结构体时会如下显示：

$1 = {next = 0x0, flags ={sweet = 1, sour = 1}, meat = 0x54 "Pork"}

setprint sevenbit-strings <on/off>  设置字符显示，是否按“/nnn”的格式显示，如果打开，则字符串或字符数据按/nnn显示，如“/065”。show print sevenbit-strings 查看字符显示开关是否打开。 

set print union<on/off>  设置显示结构体时，是否显式其内的联合体数据。show print union 查看联合体数据的显示方式 。例如有以下数据结构：
        typedefenum {Tree, Bug} Species;
        typedef enum {Big_tree, Acorn,Seedling} Tree_forms;
        typedef enum {Caterpillar, Cocoon,Butterfly}  Bug_forms;
        structthing {
          Species it;
          union {
            Tree_formstree;
            Bug_formsbug;
          } form;
        };
        structthing foo = {Tree, {Acorn}};

 当打开这个开关时，执行 p foo 命令后，会如下显示：
            $1 = {it =Tree, form = {tree = Acorn, bug = Cocoon}}
        当关闭这个开关时，执行 p foo 命令后，会如下显示：
            $1 = {it =Tree, form = {...}}

   setprint object <on/off>   在C++中，如果一个对象指针指向其派生类，如果打开这个选项，GDB会自动按照虚方法调用的规则显示输出，如果关闭这个选项的话，GDB就不管虚函数表了。这个选项默认是off。    show print object查看对象选项的设置。   

set print static-members<on/off>  这个选项表示，当显示一个C++对象中的内容是，是否显示其中的静态数据成员。默认是on。  show print static-members 查看静态数据成员选项设置。 

set print vtbl<on/off> 当此选项打开时，GDB将用比较规整的格式来显示虚函数表时。其默认是关闭的。        showprint vtbl 查看虚函数显示格式的选项。    

改变程序的执行

一旦使用GDB挂上被调试程序，当程序运行起来后，你可以根据自己的调试思路来动态地在GDB中更改当前被调试程序的运行线路或是其变量的值，这个强大的功能能够让你更好的调试你的程序，比如，你可以在程序的一次运行中走遍程序的所有分支。

修改变量值

修改被调试程序运行时的变量值，在GDB中很容易实现，使用set variable 命令即可，例如set variable i = 0。

你可以在GDB的调试环境中定义自己的变量，用来保存一些调试程序中的运行数据。要定义一个GDB的变量很简单只需使用GDB的set命令。GDB的环境变量和UNIX一样，也是以$起头。如：set $foo = *object_ptr

使用自定义变量时，GDB会在你第一次使用时创建这个变量，而在以后的使用中，则直接对其賦值。环境变量没有类型，你可以给环境变量定义任一的类型。包括结构体和数组。

show convenience 该命令查看当前所设置的所有的环境变量。

这是一个比较强大的功能，自定义变量和程序变量的交互使用，将使得程序调试更为灵活便捷。例如：
        set $i = 0
        print bar[$i++]->contents
       于是，当你就不必，printbar[0]->contents, print bar[1]->contents地输入命令了。输入这样的命令后，只用敲回车，重复执行上一条语句，环境变量会自动累加，从而完成逐个输出的功能。

程序跳转

一般来说，被调试程序会按照程序代码的运行顺序依次执行。GDB提供了乱序执行的功能，也就是说，GDB可以修改程序的执行顺序，可以让程序执行随意跳跃。这个功能可以由GDB的jump命令来完：  

jump <linespec> 指定下一条语句的运行点，<linespce>可以是文件的行号，可以是file:line格式，可以是+num这种偏移量格式。

jump<address>    这里的<address>是代码行的内存地址。    

注意，jump命令不会改变当前的程序栈中的内容，所以，当你从一个函数跳到另一个函数时，当函数运行完返回时进行弹栈操作时必然会发生错误，可能结果还是非常奇怪的，甚至于产生程序Core Dump，所以最好是同一个函数中进行跳转。    

熟悉汇编的人都知道，程序运行时，有一个寄存器用于保存当前代码所在的内存地址。所以，jump命令也就是改变了这个寄存器中的值。于是，你可以使用“set $pc”来更改跳转执行的地址。如：set $pc = 0x485

强制调用函数和返回

call <expr> 表达式中可以一是函数，以此达到强制调用函数的目的。并显示函数的返回值，如果函数返回值是void，那么就不显示。另一个相似的命令也可以完成这一功能print，print后面可以跟表达式，所以也可以用他来调用函数。print和call的不同是，如果函数返回void，call则不显示，print则显示函数返回值，并把该值存入历史数据中。

如果你的调试断点在某个函数中，并还有语句没有执行完。你可以使用return命令强制函数忽略还没有执行的语句并返回。 return<expression>    使用return命令取消当前函数的执行，并立即返回，如果指定了<expression>，那么该表达式的值会被认作函数的返回值。

多线程

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。如果希望单步调试时只有当前线程运行，set scheduler-lockingoff|on|step，通过这个命令就可以实现这个需求。off 不锁定任何线程，也就是所有线程都执行，这是默认值。on 只有当前被调试程序会执行。step在单步的时候，除了next过一个函数的情况(熟悉情况的人可能知道，这其实是一个设置断点然后continue的行为)以外，只有当前线程会执行。

当你的程序被GDB停住时，所有的运行线程都会被停住。如果希望单步调试时其他线程正常执行，可以开启non-stop模式。setnon-stop on/off 启动停止non-stop模式，show non-stop 显示该模式当前状态。    

如果在断点处需要切换到其他线程，thread <ID>即可，切换调试的线程为指定ID的线程。threadapply <ID> <ID> command 在一个或者多个指定线程执行GDB命令。

在多线程编程里最容易碰到的就是死锁，linux里常用互斥量实现。如果程序出现死锁，先打印出所有线程当前的堆栈，可以看到哪个线程正在申请锁。然后print 所有的pthread_mutex_t*mutex变量，通过__owner可以看到该锁正在被哪个线程持有，就可以分析出死锁所在位置。例如：

(gdb) thread 5 

 [Switching to thread 5 (Thread 0x41e37940 (LWP 6722))]#0  0x0000003d1a80d4c4 in 

 __lll_lock_wait () from /lib64/libpthread.so.0 

 (gdb) where 

 #0  0x0000003d1a80d4c4 in __lll_lock_wait () from /lib64/libpthread.so.0 

 #1  0x0000003d1a808e1a in _L_lock_1034 () from /lib64/libpthread.so.0 

 #2  0x0000003d1a808cdc in pthread_mutex_lock () from /lib64/libpthread.so.0 

 #3  0x0000000000400a9b in func1 () at lock.cpp:18 

 #4  0x0000000000400ad7 in thread1 (arg=0x0) at lock.cpp:43 

 #5  0x0000003d1a80673d in start_thread () from /lib64/libpthread.so.0 

 #6  0x0000003d19cd40cd in clone () from /lib64/libc.so.6

(gdb) f 3 

 #3  0x0000000000400a9b in func1 () at lock.cpp:18 

 18          pthread_mutex_lock(&mutex2); 

 (gdb) thread 4 

 [Switching to thread 4 (Thread 0x42838940 (LWP 6723))]#0  0x0000003d1a80d4c4 in 

 __lll_lock_wait () from /lib64/libpthread.so.0 

 (gdb) f 3 

 #3  0x0000000000400a17 in func2 () at lock.cpp:31 

 31          pthread_mutex_lock(&mutex1); 

 (gdb) p mutex1 

 $1 = {__data = {__lock = 2, __count = 0, __owner = 6722, __nusers = 1, __kind = 0, 

 __spins = 0, __list = {__prev = 0x0, __next = 0x0}}, 

  __size = "\002\000\000\000\000\000\000\000B\032\000\000\001", '\000'

 <repeats 26 times>, __align = 2} 

 (gdb) p mutex3 

 $2 = {__data = {__lock = 0, __count = 0, __owner = 0, __nusers = 0, 

 __kind = 0, __spins = 0, __list = {__prev = 0x0, __next = 0x0}}, 

 __size = '\000' <repeats 39 times>, __align = 0} 

 (gdb) p mutex2 

 $3 = {__data = {__lock = 2, __count = 0, __owner = 6723, __nusers = 1, 

 __kind = 0, __spins = 0, __list = {__prev = 0x0, __next = 0x0}}, 

  __size = "\002\000\000\000\000\000\000\000C\032\000\000\001", '\000'

 <repeats 26 times>, __align = 2} 

 (gdb)

从上面可以发现，线程 4 正试图获得锁 mutex1，但是锁 mutex1 已经被 LWP 为 6722 的线程得到（__owner = 6722），线程 5 正试图获得锁 mutex2，但是锁 mutex2 已经被 LWP 为 6723 的 得到（__owner =6723），从 pstack 的输出可以发现，LWP 6722 与线程 5 是对应的，LWP 6723 与线程 4 是对应的。所以我们可以得出，线程 4 和线程 5 发生了交叉持锁的死锁现象。查看线程的源代码发现，线程 4 和线程 5 同时使用 mutex1 和 mutex2，且申请顺序不合理。

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   程序收到信号时，GDB会停住你的程序。
print     程序收到信号时，GDB会显示出一条信息。
noprint 程序收到信号时，GDB不会告诉你收到信号的信息。
pass/noignore程序收到信号时，GDB不处理信号。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。

使用signal <number>命令，可以产生一个信号给被调试的程序，如中断信号Ctrl + C。这非常方便于程序的调试，可以在程序运行的任意位置设置断点，并在该断点用GDB产生一个信号量，这种精确地在某处产生信号非常有利程序的调试。 signal命令和shell的kill命令不同，系统的kill命令发信号给被调试程序时，是由GDB截获的，而single命令所发出的信号则是直接发给被调试程序的。  

参考文献：

1、http://blog.csdn.net/haoel

2、Debugging with gdb  The gnu Source-Level Debugger Tenth Edition,for gdb version 7.7.50.20140215-cvs