gdb 调试

用 gdb 调试 GCC 程序 
    Linux 包含了一个叫 gdb 的 GNU 调试程序. gdb 是一个用来调试 C 和 
C++ 程序的强力调试器. 它使你能在程序运行时观察程序的内部结构和内存的使用 
情况. 以下是 gdb 所提供的一些功能: 
它使你能监视你程序中变量的值. 
它使你能设置断点以使程序在指定的代码行上停止执行. 
它使你能一行行的执行你的代码. 
  
    在命令行上键入 gdb 并按回车键就可以运行 gdb 了, 如果一切正常的话, 
gdb 将被启动并且你将在屏幕上看到类似的内容: 
GDB is free software and you are welcome to 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. 
  
GDB 4.14 (i486-slakware-linux), Copyright 1995 Free Software Foundation, 
 Inc. 
  
(gdb) 
    当你启动 gdb 后, 你能在命令行上指定很多的选项. 你也可以以下面的方式 
来运行 gdb : 
gdb <fname> 
    当你用这种方式运行 gdb , 你能直接指定想要调试的程序. 这将告诉gdb 装 
入名为 fname 的可执行文件. 你也可以用 gdb 去检查一个因程序异常终止而产生 
的 core 文件, 或者与一个正在运行的程序相连. 你可以参考 gdb 指南页或在命 
令行上键入 gdb -h 得到一个有关这些选项的说明的简单列表. 
  
为调试编译代码(Compiling Code for Debugging) 
    为了使 gdb 正常工作, 你必须使你的程序在编译时包含调试信息. 调试信息 
包含你程序里的每个变量的类型和在可执行文件里的地址映射以及源代码的行号. 
 gdb 利用这些信息使源代码和机器码相关联. 
    在编译时用 -g 选项打开调试选项. 
  
  
gdb 基本命令 
     gdb 支持很多的命令使你能实现不同的功能. 这些命令从简单的文件装入到 
允许你检查所调用的堆栈内容的复杂命令, 表27.1列出了你在用 gdb 调试时会用 
到的一些命令. 想了解 gdb 的详细使用请参考 gdb 的指南页. 
  
  
表 27.1. 基本 gdb 命令. 
  
命   令 描  述 
file 装入想要调试的可执行文件. 
kill 终止正在调试的程序. 
list 列出产生执行文件的源代码的一部分. 
next 执行一行源代码但不进入函数内部. 

step 执行一行源代码而且进入函数内部. 
run 执行当前被调试的程序 
quit 终止 gdb 
watch 使你能监视一个变量的值而不管它何时被改变. 
break 在代码里设置断点, 这将使程序执行到这里时被挂起. 
make 使你能不退出 gdb 就可以重新产生可执行文件. 
shell 使你能不离开 gdb 就执行 UNIX shell 命令. 
  
  
  
     gdb 支持很多与 UNIX shell 程序一样的命令编辑特征. 你能象在 bash 或 
 tcsh里那样按 Tab 键让 gdb 帮你补齐一个唯一的命令, 如果不唯一的话 gdb 会 
列出所有匹配的命令. 你也能用光标键上下翻动历史命令.


gdb 应用举例 
    本节用一个实例教你一步步的用 gdb 调试程序. 被调试的程序相当的简单, 
但它展示了 gdb 的典型应用. 
  
    下面列出了将被调试的程序. 这个程序被称为 greeting , 它显示一个简单的 
问候, 再用反序将它列出. 
#include  <stdio.h> 
  
  
  
main () 
  
{ 
  
  char my_string[] = "hello there"; 
  
  
  
  my_print (my_string); 
  
  my_print2 (my_string); 
  
} 
  
  
  
void my_print (char *string) 
  
{ 
  
  printf ("The string is %s/n", string); 
  
} 
  
  
  
void my_print2 (char *string) 
  
{ 
  
  char *string2; 
  
  int size, i; 
  
  
  
  size = strlen (string); 
  
  string2 = (char *) malloc (size + 1); 
  
  for (i = 0; i < size; i++) 
  
    string2[size - i] = string[i]; 
  
  string2[size+1] = `/0' 
  
  printf ("The string printed backward is %s/n", string2); 
  
} 
    用下面的命令编译它: 
  
gcc -o test test.c 
    这个程序执行时显示如下结果: 
The string is hello there 
  
The string printed backward is 
    输出的第一行是正确的, 但第二行打印出的东西并不是我们所期望的. 我们所 
设想的输出应该是: 
The string printed backward is ereht olleh 
    由于某些原因, my_print2 函数没有正常工作. 让我们用  gdb 看看问题究竟 
出在哪儿, 先键入如下命令: 
  
gdb greeting 
  
------------------------------------------------------------------------ 
-------- 
注意: 记得在编译 greeting 程序时把调试选项打开. 
------------------------------------------------------------------------ 
-------- 
  
    如果你在输入命令时忘了把要调试的程序作为参数传给 gdb , 你可以在 
gdb 提示符下用 file 命令来载入它: 
  
(gdb) file greeting 
    这个命令将载入 greeting 可执行文件就象你在 gdb 命令行里装入它一样. 
  
    这时你能用 gdb 的 run 命令来运行 greeting 了. 当它在 gdb 里被运行后 
结果大约会象这样: 
  
(gdb) run 
  
Starting program: /root/greeting 
  
The string is hello there 
  
The string printed backward is 
  
Program exited with code 041 
    这个输出和在 gdb 外面运行的结果一样. 问题是, 为什么反序打印没有工作? 
 为了找出症结所在, 我们可以在 my_print2 函数的 for 语句后设一个断点, 具 
体的做法是在 gdb 提示符下键入 list 命令三次, 列出源代码: 
(gdb) list 
  
(gdb) list 
  
(gdb) list        


技巧:  在 gdb 提示符下按回车健将重复上一个命令. 
------------------------------------------------------------------------ 
-------- 
  
    第一次键入 list 命令的输出如下: 
  
1       #include  <stdio.h> 
  
2 
  
3       main () 
  
4       { 
  
5         char my_string[] = "hello there"; 
  
6 
  
7         my_print (my_string); 
  
8         my_print2 (my_string); 
  
9       } 
  
10 
    如果按下回车, gdb 将再执行一次 list 命令, 给出下列输出: 
  
11      my_print (char *string) 
  
12      { 
  
13        printf ("The string is %s/n", string); 
  
14      } 
  
15 
  
16      my_print2 (char *string) 
  
17      { 
  
18        char *string2; 
  
19        int size, i; 
  
20 
    再按一次回车将列出 greeting 程序的剩余部分: 
21        size = strlen (string); 
  
22        string2 = (char *) malloc (size + 1); 
  
23        for (i = 0; i < size; i++) 
  
24          string2[size - i] = string[i]; 
  
25        string2[size+1] = `/0' 
  
26        printf ("The string printed backward is %s/n", string2); 
  
27      } 
    根据列出的源程序, 你能看到要设断点的地方在第24行, 在 gdb 命令行提示 
符下键入如下命令设置断点: 
(gdb) break 24 
    gdb 将作出如下的响应: 
Breakpoint 1 at 0x139: file greeting.c, line 24 
  
(gdb) 
  
    现在再键入 run 命令, 将产生如下的输出: 
  
Starting program: /root/greeting 
  
The string is hello there 
  
  
  
Breakpoint 1, my_print2 (string = 0xbfffdc4 "hello there") at greeting.c 
 :24 
  
24  string2[size-i]=string[i] 
    你能通过设置一个观察 string2[size - i] 变量的值的观察点来看出错误是 

怎样产生的, 做法是键入: 
  
(gdb) watch string2[size - i] 
    gdb 将作出如下回应: 
Watchpoint 2: string2[size - i] 
    现在可以用 next 命令来一步步的执行 for 循环了: 
  
(gdb) next        


 经过第一次循环后,  gdb 告诉我们 string2[size - i] 的值是 `h`. gdb 用 
如下的显示来告诉你这个信息: 
  
Watchpoint 2, string2[size - i] 
  
Old value = 0 `/000' 
  
New value = 104 `h' 
  
my_print2(string = 0xbfffdc4 "hello there") at greeting.c:23 
  
23 for (i=0; i<size; i++) 
    这个值正是期望的. 后来的数次循环的结果都是正确的. 当 i=10 时, 表达式 
 string2[size - i] 的值等于 `e`,  size - i 的值等于 1, 最后一个字符已经 
拷到新串里了. 
    如果你再把循环执行下去, 你会看到已经没有值分配给 string2[0] 了,  而 
它是新串的第一个字符, 因为 malloc 函数在分配内存时把它们初始化为空 
(null)字符. 所以 string2 的第一个字符是空字符. 这解释了为什么在打印 
string2 时没有任何输出了. 
  
    现在找出了问题出在哪里, 修正这个错误是很容易的. 你得把代码里写入 
string2 的第一个字符的的偏移量改为 size - 1 而不是 size. 这是因为 
string2 的大小为 12, 但起始偏移量是 0, 串内的字符从偏移量 0 到 偏移量 
10, 偏移量 11 为空字符保留. 
  
    为了使代码正常工作有很多种修改办法. 一种是另设一个比串的实际大小小 1 
 的变量. 这是这种解决办法的代码: 
  
#include  <stdio.h> 
  
  
  
main () 
  
  
{ 
  
  char my_string[] = "hello there"; 
  
  
  
  my_print (my_string); 
  
  my_print2 (my_string); 
  
} 
  
  
  
my_print (char *string) 
  
{ 
  
  printf ("The string is %s/n", string); 
  
} 
  
  
  
my_print2 (char *string) 
  
{ 
  
  char *string2; 
  
  int size, size2, i; 
  
  
  
  size = strlen (string); 
  
  size2 = size -1; 
  
  string2 = (char *) malloc (size + 1); 
  
  for (i = 0; i < size; i++) 
  
    string2[size2 - i] = string[i]; 
  
  string2[size] = `/0' 
  
  printf ("The string printed backward is %s/n", string2); 
  
} 


另外的 C 编程工具 
    Slackware Linux 的发行版中还包括一些我们尚未提到的 C 开发工具. 本节 
将介绍这些工具和它们的典型用法. 
xxgdb 
    xxgdb 是 gdb 的一个基于 X Window 系统的图形界面.  xxgdb 包括了命令行 
版的 gdb 上的所有特性.  xxgdb 使你能通过按按钮来执行常用的命令. 设置了断 
点的地方也用图形来显示. 
  
    你能在一个 Xterm 窗口里键入下面的命令来运行它: 
xxgdb 
    你能用 gdb 里任何有效的命令行选项来初始化 xxgdb . 此外 xxgdb 也有一 
些特有的命令行选项, 表 27.2 列出了这些选项. 
  
表 27.2.  xxgdb 命令行选项. 
  
  
选  项 描  述 
db_name 指定所用调试器的名字, 缺省是 gdb. 
db_prompt 指定调试器提示符, 缺省为 gdb. 
gdbinit 指定初始化 gdb 的命令文件的文件名, 缺省为 .gdbinit. 
nx 告诉 xxgdb 不执行 .gdbinit 文件. 
bigicon 使用大图标. 
  
  
  
  
calls 
     你可以在 sunsite.unc.edu FTP 站点用下面的路径: 
/pub/Linux/devel/lang/c/calls.tar.Z 
  
    来取得 calls , 一些旧版本的 Linux CD-ROM 发行版里也附带有. 因为它是 
一个有用的工具, 我们在这里也介绍一下. 如果你觉得有用的话, 从 BBS, FTP, 
或另一张CD-ROM 上弄一个拷贝.  calls 调用 GCC 的预处理器来处理给出的源程 
序文件, 然后输出这些文件的里的函数调用树图. 
  
  
  
------------------------------------------------------------------------ 
-------- 
注意: 在你的系统上安装 calls , 以超级用户身份登录后执行下面的步骤: 1. 解 
压和 untar 文件. 2. cd 进入 calls untar 后建立的子目录. 3. 把名叫 
calls 的文件移动到 /usr/bin 目录. 4. 把名叫 calls.1 的文件移动到目录 
/usr/man/man1 . 5. 删除 /tmp/calls 目录. 这些步骤将把 calls 程序和它的指 
南页安装载你的系统上. 
------------------------------------------------------------------------ 
-------- 
  
    当 calls 打印出调用跟踪结果时, 它在函数后面用中括号给出了函数所在文 
件的文件名: 
main [test.c] 
    如果函数并不是向 calls 给出的文件里的,  calls 不知道所调用的函数来自 
哪里, 则只显示函数的名字: 
printf 
    calls 不对递归和静态函数输出. 递归函数显示成下面的样子: 
fact <<< recursive in factorial.c >>> 
    静态函数象这样显示: 
total [static in calculate.c] 
    作为一个例子, 假设用 calls 处理下面的程序: 
  
#include <stdio.h> 
  
  
  
main () 
  
{ 
  
char my_string[] = "hello there"; 
  
my_print (my_string); 
  
my_print2(my_string); 
  
} 
  
  
  
my_print (char *string) 
  
{ 
  
printf ("The string is %s/n", string); 
  
} 
  
  
  
my_print2 (char *string) 
  
{ 
  
  char *string2; 
  
  int size, size2, i; 
  
  
  
  size = strlen (string); 
  
  size2 = size -1; 
  
  string2 = (char *) malloc (size + 1); 
  
  for (i = 0; i < size; i++) 
  
    string2[size2 - i] = string[i]; 
  
  string2[size] = `/0' 
  
  printf ("The string printed backward is %s/n", string2); 
  
} 
    将产生如下的输出: 
    1 main [test.c] 
  
    2       my_print [test.c] 
  
    3             printf 
  
    4       my_print2 [test.c] 
  
    5             strlen 
  
    6             malloc 
  
    7             printf 
calls 有很多命令行选项来设置不同的输出格式, 有关这些选项的更多信息请参考 
 calls 的指南页. 方法是在命令行上键入 calls -h .  
 
 
 
cproto 
    cproto 读入 C 源程序文件并自动为每个函数产生原型申明. 用 cproto 可以 
在写程序时为你节省大量用来定义函数原型的时间. 
    如果你让 cproto 处理下面的代码: 
#include  <stdio.h> 
  
  
  
main () 
  
{ 
  
  char my_string[] = "hello there"; 
  
  my_print (my_string); 
  
  my_print2(my_string); 
  
} 
  
  
  
my_print (char *string) 
  
{ 
  
  printf ("The string is %s/n", *string); 
  
} 
  
  
  
my_print2 (char *string) 
  
{ 
  
  char *string2; 
  
  int size, size2, i; 
  
  
  
  size = strlen (string); 
  
  size2 = size -1; 
  
  string2 = (char *) malloc (size + 1); 
  
  for (i = 0; i < size; i++) 
  
    string2[size2 - i] = string[i]; 
  
  string2[size] = `/0' 
  
  printf ("The string printed backward is %s/n", string2); 
  
} 
    你将得到下面的输出: 
/* test.c */ 
  
int main(void); 
  

int my_print(char *string); 
  
int my_print2(char *string); 
    这个输出可以重定向到一个定义函数原型的包含文件里.        




indent 
    indent 实用程序是 Linux 里包含的另一个编程实用工具. 这个工具简单的说 
就为你的代码产生美观的缩进的格式. indent 也有很多选项来指定如何格式化你 
的源代码.这些选项的更多信息请看indent 的指南页, 在命令行上键入 indent -h 
 . 
  
    下面的例子是 indent 的缺省输出: 
  
    运行 indent 以前的 C 代码: 
  
#include  <stdio.h> 
  
  
  
main () { 
  
      char my_string[] = "hello there"; 
  
  my_print (my_string); 
  
     my_print2(my_string); } 
  
  
  
my_print (char *string) 
  
{ 
  
  printf    ("The string is %s/n", *string); 
  
} 
  
  
  
my_print2           (char *string) { 
  
    char *string2; 
  
      int size, size2, i; 
  
  
  
      size = strlen (string); 
  
      size2 = size -1; 
  
      string2 = (char *) malloc (size + 1); 
  
  for (i = 0; i < size; i++) 
  
            string2[size2 - i] = string[i]; 
  
      string2[size] = `/0' 
  
  
      printf ("The string printed backward is %s/n", string2); 
  
} 
    运行 indent 后的 C 代码: 
#include  <stdio.h> 
  
  
  
main () 
  
{ 
  
  char my_string[] = "hello there"; 
  
  my_print (my_string); 
  
  my_print2 (my_string); 
  
} 
  
  
  
my_print (char *string) 
  
{ 
  
  printf ("The string is %s/n", *string); 
  
} 
  
  
  
my_print2 (char *string) 
  
{ 
  
  char *string2; 
  
  int size, size2, i; 
  
  
  
  size = strlen (string); 
  
  size2 = size -1; 
  
  string2 = (char *) malloc (size + 1); 
  
  for (i = 0; i < size; i++) 
  
    string2[size2 - i] = string[i]; 

  
  string2[size] = `/0' 
  
  printf ("The string printed backward is %s/n", string2); 
  
} 
     indent 并不改变代码的实质内容, 而只是改变代码的外观. 使它变得更可读 
, 这永远是一件好事.        


 gprof 
    gprof 是安装在你的 Linux 系统的 /usr/bin 目录下的一个程序. 它使你能 
剖析你的程序从而知道程序的哪一个部分在执行时最费时间. 
    gprof 将告诉你程序里每个函数被调用的次数和每个函数执行时所占时间的百 
分比. 你如果想提高你的程序性能的话这些信息非常有用. 
  
    为了在你的程序上使用 gprof, 你必须在编译程序时加上 -pg 选项. 这将使 
程序在每次执行时产生一个叫 gmon.out 的文件. gprof 用这个文件产生剖析信息 
. 
  
    在你运行了你的程序并产生了 gmon.out 文件后你能用下面的命令获得剖析信 
息: 
  
gprof <program_name> 
    参数 program_name 是产生 gmon.out 文件的程序的名字. 
  
------------------------------------------------------------------------ 
-------- 
技巧: gprof 产生的剖析数据很大, 如果你想检查这些数据的话最好把输出重定向 
到一个文件里. 
------------------------------------------------------------------------ 
-------- 
  
f2c 和 p2c 
    f2c 和 p2c 是两个源代码转换程序. f2c 把 FORTRAN 代码转换为 C 代码, 
p2c 把 Pascal 代码转换为 C 代码. 当你安装 GCC 时这两个程序都会被安装上去 
. 
    如果你有一些用 FORTRAN 或 Pascal 写的代码要用 C 重写的话, f2c 和 p2c 
 对你非常有用. 这两个程序产生的 C 代码一般不用修改就直接能被 GCC 编译. 
  
  
    如果要转换的 FORTRAN 或 Pascal 程序比较小的话可以直接使用 f2c 或 p2c 
 不用加任何选项. 如果要转换的程序比较庞大, 包含很多文件的话你可能要用到 
一些命令行选项. 
  
    在一个 FORTRAN 程序上使用 f2c , 输入下面的命令: 
  
f2c my_fortranprog.f 
  
------------------------------------------------------------------------ 

-------- 
注意: f2c 要求被转换的程序的扩展名为 .f 或 a .F .