GDB调试指南-单步调试

野性酷女 2022-02-24 12:10 905阅读 0赞

## 前言 ##

前面通过《[启动调试][Link 1]》，《[断点设置][Link 2]》，《[变量查看][Link 3]》,我们已经了解了GDB基本的启动，设置断点，查看变量等，如果这些内容你还不知道，建议先回顾一下前面的内容。在启动调试设置断点观察之后，没有我们想要的信息怎么办呢？这个时候，就需要单步执行或者跳过当前断点继续执行等等。而本文所说的单步调试并非仅仅指单步执行，而是指在你的控制之下，按要求执行语句。

## 准备 ##

老规矩，先准备一个示例程序如下：

1/*gdbStep.c*/
     2#include<stdio.h>
     3/*计算简单乘法,这里没有考虑溢出*/
     4int add(int a, int b)
     5{
     6    int c = a + b;
     7    return c;
     8}
     9/*打印从0到num-1的数*/
    10int count(int num)
    11{
    12    int i = 0;
    13    if(0 > num)
    14        return 0;
    15    while(i < num)
    16    {
    17        printf("%d\n",i);
    18        i++;
    19    }
    20    return i;
    21}
    22int main(void)
    23{
    24    int a = 3;
    25    int b = 7;
    26    printf("it will calc a + b\n");
    27    int c = add(a,b);
    28    printf("%d + %d = %d\n",a,b,c);
    29    count(c);
    30    return 0;
    31}

编译：

gcc -g -o gdbStep gdbStep.c

程序的功能比较简单，这里不多做解释。

特别简单说明一条命令，list（可简写为l），它可以将源码列出来，例如：

(gdb) list
    1    #include<stdio.h>
    2    
    3    /*计算简单乘法,这里没有考虑溢出*/
    4    int add(int a, int b)
    5    {
    6        int c = a * b;
    7        return c;
    8    }
    9    int main(void)
    10    {
    (gdb) l
    11        int a = 13;
    12        int b = 57;
    13        printf("it will calc a * b\n");
    14        int c = add(a,b);
    15        printf("%d*%d = %d\n",a,b,c);
    16        return 0;
    17    }
    (gdb)

## 单步执行-next ##

next命令（可简写为n）用于在程序断住后，继续执行下一条语句，假设已经启动调试，并在第12行停住，如果要继续执行，则使用n执行下一条语句，如果后面跟上数字num，则表示执行该命令num次，就达到继续执行n行的效果了：

$ gdb gdbStep   #启动调试
    (gdb)b 25       #将断点设置在12行
    (gdb)run        #运行程序
    Breakpoint 1, main () at gdbStep.c:25
    25        int b = 7;
    (gdb) n     #单步执行
    26        printf("it will calc a + b\n");
    (gdb) n 2   #执行两次
    it will calc a + b
    28        printf("%d + %d = %d\n",a,b,c);
    (gdb)

从上面的执行结果可以看到，我们在25行处断住，执行n之后，运行到26行，运行n 2之后，运行到28行，但是有没有发现一个问题，为什么不会进入到add函数内部呢？那就需要用到另外一个命令啦。

## 单步进入-step ##

对于上面的情况，如果我们想跟踪add函数内部的情况，可以使用step命令（可简写为s），它可以单步跟踪到函数内部，但前提是该函数有调试信息并且有源码信息。

$ gdb gdbStep    #启动调试
    (gdb) b 25       #在12行设置断点
    Breakpoint 1 at 0x4005d3: file gdbStep.c, line 25.
    (gdb) run        #运行程序
    Breakpoint 1, main () at gdbStep.c:25
    25        int b = 7;
    (gdb) s          
    26        printf("it will calc a + b\n");
    (gdb) s     #单步进入，但是并没有该函数的源文件信息
    _IO_puts (str=0x4006b8 "it will calc a + b") at ioputs.c:33
    33    ioputs.c: No such file or directory.
    (gdb) finish    #继续完成该函数调用
    Run till exit from #0  _IO_puts (str=0x4006b8 "it will calc a + b")
        at ioputs.c:33
    it will calc a + b
    main () at gdbStep.c:27
    27        int c = add(a,b);
    Value returned is $1 = 19
    (gdb) s        #单步进入，现在已经进入到了add函数内部
    add (a=13, b=57) at gdbStep.c:6
    6        int c = a + b;

从上面的过程可以看到，s命令会尝试进入函数，但是如果没有该函数源码，需要跳过该函数执行，可使用finish命令，继续后面的执行。如果没有函数调用，s的作用与n的作用并无差别，仅仅是继续执行下一行。它后面也可以跟数字，表明要执行的次数。

当然它还有一个选项，用来设置当遇到没有调试信息的函数，s命令是否跳过该函数，而执行后面的。默认情况下，它是会跳过的，即step-mode值是off：

(gdb) show step-mode 
    Mode of the step operation is off.
    (gdb) set step-mode on
    (gdb) set step-mode off

还有一个与step相关的命令是stepi（可简写为si），它与step不同的是，每次执行一条机器指令：

(gdb) si
    0x0000000000400573    6       int c = a + b;
    (gdb) display/i $pc
    1: x/i $pc
    => 0x400573 <add+13>:    mov    -0x18(%rbp),%eax
    (gdb)

## 继续执行到下一个断点-continue ##

我们可能打了多处断点，或者断点打在循环内，这个时候，想跳过这个断点，甚至跳过多次断点继续执行该怎么做呢？可以使用continue命令（可简写为c）或者fg，它会继续执行程序，直到再次遇到断点处：

$ gdb gdbStep
    (gdb)b 18    #在count函数循环内打断点
    (gdb)run
    Breakpoint 1, count (num=10) at gdbStep.c:18
    18            i++;
    (gdb) c      #继续运行，直到下一次断住
    Continuing.
    1
    
    Breakpoint 1, count (num=10) at gdbStep.c:18
    18            i++;
    (gdb) fg     #继续运行，直到下一次断住
    Continuing.
    2
    
    Breakpoint 1, count (num=10) at gdbStep.c:18
    18            i++;
    (gdb) c 3    #跳过三次
    Will ignore next 2 crossings of breakpoint 1.  Continuing.
    3
    4
    5
    
    Breakpoint 1, count (num=10) at gdbStep.c:18
    18            i++;

## 继续运行到指定位置-until ##

假如我们在25行停住了，现在想要运行到29行停住，就可以使用until命令（可简写为u）：

$ gdb gdbStep
    (gdb)b 25
    (gdb)run
    (gdb) u 29
    it will calc a + b
    3 + 7 = 10
    main () at gdbStep.c:29
    29        count(c);
    (gdb)

可以看到，在执行u 29之后，它在29行停住了。它利用的是临时断点。

## 跳过执行--skip ##

skip可以在step时跳过一些不想关注的函数或者某个文件的代码:

$ gdb gdbStep
    (gdb) b 27
    Breakpoint 1 at 0x4005e4: file gdbStep.c, line 27.
    (gdb) skip function add    #step时跳过add函数
    Function add will be skipped when stepping.
    (gdb) info skip   #查看step情况
    Num     Type           Enb What
    1       function       y   add
    (gdb) run
    Starting program: /home/hyb/workspaces/gdb/gdbStep 
    it will calc a + b
    
    Breakpoint 1, main () at gdbStep.c:27
    27        int c = add(a,b);
    (gdb) s
    28        printf("%d + %d = %d\n",a,b,c);
    (gdb)

可以看到，再使用skip之后，使用step将不会进入add函数。  
step也后面也可以跟文件：

(gdb)skip file gdbStep.c

这样gdbStep.c中的函数都不会进入。

其他相关命令：

*  skip delete \[num\] 删除skip
 *  skip enable \[num\] 使能skip
 *  skip disable \[num\] 去使能skip

其中num是前面通过info skip看到的num值，上面可以带或不带该值，如果不带num，则针对所有skip，如果带上了，则只针对某一个skip。

## 总结 ##

本文主要介绍了一些简单情况的单步调试方法或常见命令使用，但这些已经够用了，毕竟大部分程序的执行或停止都在我们的掌控之中了。