Linux操作系统中GDB工具常见用法

深碍√TFBOYSˉ_ 2022-05-22 04:35 395阅读 0赞

本文主要介绍 Linux 操作系统中 GDB（The GNU Project Debugger）工具的常见用法。

# 1 概述 #

## 1.1 What ##

此处引用 GDB 官网中的描述信息，内容如下：

> GDB, the GNU Project debugger, allows you to see what is going on 'inside' another program while it executes -- or what another program was doing at the moment it crashed.
> 
> GDB can do four main kinds of things (plus other things in support of these) to help you catch bugs in the act:
> 
>  *  Start your program, specifying anything that might affect its behavior.
>  *  Make your program stop on specified conditions.
>  *  Examine what has happened, when your program has stopped.
>  *  Change things in your program, so you can experiment with correcting the effects of one bug and go on to learn about another.
> 
> Those programs might be executing on the same machine as GDB (native), on another machine (remote), or on a simulator. GDB can run on most popular UNIX and Microsoft Windows variants, as well as on Mac OS X.

# 2 常见用法 #

本章通过调试示例程序的方式，介绍 GDB 工具的常见用法。

## 2.1 示例程序1 ##

### 2.1.1 源码及编译 ###

示例程序的源代码（gdb\_test1.cpp）内容如下：

#include <iostream>
    
    using namespace std;
    
    int Sum(int& x, int& y)
    {
        cout << "Func Sum begin" << endl;
        int z;
        z = x + y;
    
        cout << "Func Sum end" << endl;
        return z;
    }
    
    int main()
    {
        cout << "Func main begin" << endl;
        
        int a = 1;
        int b = 2;
        int c;
    
        c = Sum(a, b);
        cout << "c is: " << c << endl;
    
        cout << "Func main end" << endl;
    
        return 0;
    }

编译上述代码，命令如下：

g++ -o gdb_test1 gdb_test1.cpp -g

**注意：**在编译过程中添加 -g 选项，将源代码信息添加到可执行文件中，便于后面进行 gdb 调试。

### 2.1.2 gdb调试 ###

1. **启动 gdb**，命令及过程信息如下：

[root@node1 /opt/liitdar/mydemos/simples/gdb_test]# gdb
    GNU gdb (GDB) Red Hat Enterprise Linux 7.6.1-110.el7
    Copyright (C) 2013 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-redhat-linux-gnu".
    For bug reporting instructions, please see:
    <http://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>.
    (gdb)

说明：

*  启动 gdb 的命令格式为：“**gdb**”；
 *  启动 gdb 后，就可以在 gdb 命令行中输入 gdb 的调试命令了，后面介绍的 gdb 调试命令，都是在 gdb 命令行中输入并执行的。

2. **加载被调试的可执行文件**，命令及过程信息如下：

(gdb) file gdb_test1
    Reading symbols from /opt/liitdar/mydemos/simples/gdb_test/gdb_test1...done.
    (gdb)

说明：

*  加载被调试的可执行文件的命令格式为：“**(gdb) file execute\_file**”，其中“可执行文件”信息可以使用绝对路径或相对路径。

3. **设置断点（breakpoint）**，命令及过程信息如下：

(gdb) b main
    Breakpoint 1 at 0x400923: file gdb_test1.cpp, line 17.
    (gdb)

说明：

*  设置断点的命令格式为：“**(gdb) b <行号>|<函数名称>|\*<函数名称>|\*<代码地址>**”。在本例中，是通过“函数名称”设置断点的；
 *  断点编号从 1 开始递增；
 *  在设置完某一断点后，点击“Enter”键时，会在前一个断点对应的代码位置，继续执行断点设置操作，同时断点编号递增，命令及过程信息如下：
    
        (gdb) b main
        Breakpoint 1 at 0x400873: file gdb_test1.cpp, line 17.
        (gdb) 
        Note: breakpoint 1 also set at pc 0x400873.
        Breakpoint 2 at 0x400873: file gdb_test1.cpp, line 17.
        (gdb) 
        Note: breakpoints 1 and 2 also set at pc 0x400873.
        Breakpoint 3 at 0x400873: file gdb_test1.cpp, line 17.
        (gdb)
 *  在函数名称前面加“\*”表示将断点设置在“由编译器生成的 prolog 代码处”。建议了解相关的汇编知识后，再使用此方法设置断点。

4. **删除断点**，命令及过程信息如下：

(gdb) d 1
    (gdb)

说明：

*  删除断点的命令格式为：“**(gdb) d \[断点编号\]**”；
 *  如果指定了断点编号，此操作会删除该编号对应的断点；否则，会删除所有断点；
 *  执行删除断点命令后，再次添加断点时，断点编号会（在上一个断点编号基础上）递增，即删除的断点编号不会回收。

5. **运行被调试的可执行文件**，命令及过程信息如下：

【未设置断点时】：

(gdb) r
    Starting program: /opt/liitdar/mydemos/simples/gdb_test/gdb_test1 
    Func main begin
    Func Sum begin
    Func Sum end
    c is: 3
    Func main end
    [Inferior 1 (process 7432) exited normally]
    (gdb)

【设置断点时】：

(gdb) r
    Starting program: /opt/liitdar/mydemos/simples/gdb_test/gdb_test1 
    
    Breakpoint 2, main () at gdb_test1.cpp:17
    17	    cout << "Func main begin" << endl;
    (gdb)

说明：

*  运行被调试的可执行文件的命令格式为：“**(gdb) r**”；
 *  如果没有设置过断点，则执行完整程序；如果已经设置了断点，则程序运行到第一个可用的断点处暂停。在本例中，分别展示了设置断点和未设置断点的情况。

6. **继续执行被调试程序**，命令及过程信息如下：

(gdb) c
    Continuing.
    Func main begin
    Func Sum begin
    Func Sum end
    c is: 3
    Func main end
    [Inferior 1 (process 7548) exited normally]
    (gdb)

**说明：**

*  继续执行被调试程序的命令格式为：“**(gdb) c**”；
 *  此操作会继续执行被调试程序，直至下一个断点或程序结束。在本例中，由于后面没有断点了，所以完整程序执行结束。

7. **执行一行调试程序源码（如有函数调用，则会进入该函数中，继续一次一行地执行该函数的代码）**，命令及过程信息如下：

(gdb) s
    23	    c = Sum(a, b);
    (gdb) 
    Sum (x=@0x7fffffffe498: 1, y=@0x7fffffffe494: 2) at gdb_test1.cpp:7
    7	    cout << "Func Sum begin" << endl;
    (gdb)

说明：

*  执行一行调试程序源码（每次一行执行调用的函数语句）的命令格式为：“**(gdb) s**”；
 *  此操作用于执行一行源程序代码，如果此行代码中有函数调用，则会进入该函数中，继续一次一行地执行该函数的代码。在本例中，执行到 23 行时，由于该行存在函数调用语句“c = Sum(a, b);”，所以在执行该行代码时，程序流程进入了 Sum 函数中，后面每个“s”操作，都会继续执行 Sum 函数的每一行代码；
 *  此操作相当于其它调试器中的“Step Into (单步跟踪进入)”；
 *  此操作必须在调试程序包含源代码调试信息的情况下才可以使用（gcc 编译时使用“-g”参数）。

8. **执行一行调试程序源码（如有函数调用，会执行该函数的所有内容）**，命令及过程信息如下：

(gdb) n
    23	    c = Sum(a, b);
    (gdb) 
    Func Sum begin
    Func Sum end
    24	    cout << "c is: " << c << endl;
    (gdb)

说明：

*  执行一行调试程序源码（一次执行完成所有的调用的函数语句）的命令格式为：“**(gdb) n**”；
 *  此操作用于执行一行源程序代码，如果此行代码中有函数调用，则执行该函数的所有内容。在本例中，执行到 23 行时，由于该行存在函数调用语句“c = Sum(a, b);”，所以在执行该行代码时，函数 Sum 的全部内容都被执行了；
 *  此操作相当于其它调试器中的“Step Over (单步跟踪)”；
 *  此操作必须在调试程序包含源代码调试信息的情况下才可以使用（gcc 编译时使用“-g”参数）；
 *  在执行 s 或 n 操作时，gdb 显示出来的代码是当前执行到的代码位置，而实际上该行代码尚未执行。例如，本例中第一个 n 操作后，gdb 中显示了“23     c = Sum(a, b);”内容，但此时该行（即 23 行）代码尚未执行（可通过打印 c 的值证实）。

9. **打印变量的值**，命令及过程信息如下：

(gdb) n
    Func main begin
    19	    int a = 1;
    (gdb) 
    20	    int b = 2;
    (gdb) 
    23	    c = Sum(a, b);
    (gdb) p c
    $19 = 0
    (gdb) n
    Func Sum begin
    Func Sum end
    24	    cout << "c is: " << c << endl;
    (gdb) p c
    $20 = 3
    (gdb)

说明：

*  打印变量的值的命令格式为：“**(gdb) p <变量名称>**”；
 *  此操作用于打印指定变量（临时变量或全局变量）的值。在本例中，打印了变量 c 的值。

# 3 常见问题 #

## 3.1 Missing separate debuginfos ##

在运行 gdb 时，如果遇到此问题，说明系统中缺少 debug 信息，此问题的错误信息后面通常都会给出问题解决方法，如下：

Missing separate debuginfos, use: debuginfo-install glibc-2.17-196.el7_4.2.x86_64 libgcc-4.8.5-16.el7_4.2.x86_64 libstdc++-4.8.5-16.el7_4.2.x86_64

1. 根据提示的问题解决方法，运行相关的命令，操作如下：

[root@node1 /opt/liitdar/mydemos/simples/gdb_test]# debuginfo-install glibc-2.17-196.el7_4.2.x86_64 libgcc-4.8.5-16.el7_4.2.x86_64 libstdc++-4.8.5-16.el7_4.2.x86_64
    Loaded plugins: fastestmirror
    enabling epel-debuginfo
    epel-debuginfo/x86_64/metalink                                                                                                                                                                                       | 7.0 kB  00:00:00     
    epel-debuginfo                                                                                                                                                                                                       | 1.5 kB  00:00:00     
    epel-debuginfo/x86_64/primary                                                                                                                                                                                        | 503 kB  00:00:02     
    Loading mirror speeds from cached hostfile
     * base: mirrors.aliyun.com
     * epel: mirror01.idc.hinet.net
     * epel-debuginfo: mirror01.idc.hinet.net
     * extras: mirrors.aliyun.com
     * updates: mirrors.aliyun.com
    epel-debuginfo                                                                                                                                                                                                                    2783/2783
    Could not find debuginfo for main pkg: glibc-2.17-196.el7_4.2.x86_64
    Could not find debuginfo pkg for dependency package nss-softokn-freebl-3.28.3-8.el7_4.x86_64
    Could not find debuginfo for main pkg: libgcc-4.8.5-16.el7_4.2.x86_64
    Could not find debuginfo for main pkg: libstdc++-4.8.5-16.el7_4.2.x86_64
    No debuginfo packages available to install
    [root@node1 /opt/liitdar/mydemos/simples/gdb_test]#

2. 运行“debuginfo-install”命令，安装 debug 信息时，提示找不到 debuginfo 包，这是因为 yum 源中没有配置 debuginfo、或者未打开 debuginfo 源的开关。所以，首先需要保证 yum 源中的 debuginfo 配置可用。本文中使用的 yum 配置文件（CentOS-Base.repo）中的 debuginfo 相关信息如下：

#Debug Info
    [debuginfo]
    name=CentOS-$releasever - DebugInfo
    baseurl=http://debuginfo.centos.org/$releasever/$basearch/
    gpgcheck=0
    enabled=1

说明：

*  上述 yum 配置信息可以添加到 /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo 中，或新增的一个文件，例如 /etc/yum.repos.d/CentOS-Debug.repo；
 *  CentOS 官方对于 debuginfo 的描述：debuginfo - Packages with debugging symbols generated when the primary packages were built. No repo config is provided by default. Tools like oprofile, crash, and systemtap require debuginfo packages. Note that debuginfo packages may not be signed so must be installed with "--nogpgcheck" or using "gpgcheck=0" in the repo definition. These packages are found at http://debuginfo.centos.org/

3. 配置完 yum 源后，更新 yum 缓存；

4. 再次运行前面的 gdb 提示命令（内容如下），此时即可成功安装 debuginfo 信息了。

debuginfo-install glibc-2.17-196.el7_4.2.x86_64 libgcc-4.8.5-16.el7_4.2.x86_64 libstdc++-4.8.5-16.el7_4.2.x86_64