Iawen's Blog

我喜欢这样自由的随手涂鸦,因为我喜欢风......

GNU symbolic debugger,简称「GDB 调试器」,是 Linux 平台下最常用的一款程序调试器。GDB 编译器通常以 gdb 命令的形式在终端(Shell)中使用,它有很多选项,这是我们要重点学习的。

发展至今,GDB 调试器已经对 C、C++、Go、Objective-C、OpenCL、Ada 等多种编程语言提供了支持。实际场景中,GDB 更常用来调试 C 和 C++ 程序,虽然 Linux 平台下有很多能编写 C、C++ 代码的集成开发工具(IDE),但它们调试代码的能力往往都源自 GDB 调试器。

调试是开发流程中一个非常重要的环境,每个程序员都应具备调试代码的能力,尤其对于从事 Linux C/C++ 开发的读者,必须具备熟练使用 GDB 调试器的能力。这套 GDB 入门教程通俗易懂,深入浅出,能让你快速学会使用 GDB 编译器。

1. 入门三步曲

1.1 设断点

如果你曾经使用过调试器,那你可能已经会设置断点了。 下面是一个我们要调试的程序(虽然没有任何 Bug):

#include <stdio.h>
void do_thing() {
 printf("Hi!\n");
}
int main() {
 do_thing();
}

另存为 hello.c. 我们可以使用 dbg 调试它,像这样:

bork@kiwi ~> gcc -g hello.c -o hello
bork@kiwi ~> gdb ./hello

以上是带调试信息编译 hello.c(为了 gdb 可以更好工作),并且它会给我们醒目的提示符,就像这样: (gdb) 我们可以使用 break 命令设置断点,然后使用 run 开始调试程序。

(gdb) break do_thing 
Breakpoint 1 at 0x4004f8
(gdb) run
Starting program: /home/bork/hello 
Breakpoint 1, 0x00000000004004f8 in do_thing ()

程序暂停在了 do_thing 开始的地方。 我们可以通过 where 查看我们所在的调用栈。

(gdb) where
#0 do_thing () at hello.c:3
#1 0x08050cdb in main () at hello.c:6
(gdb)

1.2 阅读汇编代码

使用 disassemble 命令,我们可以看到这个函数的汇编代码。棒级了,这是 x86 汇编代码。虽然我不是很懂它,但是 callq 这一行是 printf 函数调用。

(gdb) disassemble do_thing
Dump of assembler code for function do_thing:
 0x00000000004004f4 <+0>: push %rbp
 0x00000000004004f5 <+1>: mov %rsp,%rbp
=> 0x00000000004004f8 <+4>: mov $0x40060c,%edi
 0x00000000004004fd <+9>: callq 0x4003f0 
 0x0000000000400502 <+14>: pop %rbp
 0x0000000000400503 <+15>: retq

你也可以使用 disassemble 的缩写 disas。

1.3 查看内存

当调试我的内核时,我使用 gdb 的主要原因是,以确保内存布局是如我所想的那样。检查内存的命令是 examine,或者使用缩写 x。我们将使用x。 通过阅读上面的汇编代码,似乎 0x40060c 可能是我们所要打印的字符串地址。我们来试一下。

(gdb) x/s 0x40060c
0x40060c: "Hi!"

的确是这样。x/s 中 /s 部分,意思是"把它作为字符串展示”。我也可以"展示 10 个字符”,像这样:

(gdb) x/10c 0x40060c
0x40060c: 72 'H' 105 'i' 33 '!' 0 '\000' 1 '\001' 27 '\033' 3 '\003' 59 ';'
0x400614: 52 '4' 0 '\000'

你可以看到前四个字符是 H、i、! 和 \0,并且它们之后的是一些不相关的东西。

2. gdb参数+命令 说明

2.1 gdb 参数

-cd:设置工作目录; -q:安静模式,不打印介绍信息和版本信息; -d:添加文件查找路径; -x:从指定文件中执行GDB指令; -s:设置读取的符号表文件。

2.2 gdb 命令

命令 解释 示例
file <文本名> 加载被调试的可执行程序文件。因为一般都在被调试程序所在目录下执行GDB,因而文本名不需要带路径。 (gdb) file gdb-sample
r Run的简写,运行被调试的程序。如果此前没有下过断点,则执行完整个程序;如果有断点,则程序暂停在第一个可用断点处。 (gdb) r
c Continue的简写,继续执行被调试程序,直至下一个断点或程序结束。 (gdb) c
b <行号>
b <函数名称>
b *<函数名称>
b *<代码地址>
d [编号]
b: Breakpoint的简写,设置断点。
可以使用"行号"“函数名称"“执行地址"等方式指定断点位置。
其中在函数名称前面加”*“符号表示将断点设置在"由编译器生成的prolog代码处”。如果不了解汇编,可以不予理会此用法。
d: Delete breakpoint的简写,删除指定编号的某个断点,或删除所有断点。断点编号从1开始递增。
(gdb) b 8
(gdb) b main
(gdb) b *main
(gdb) b *0x804835c
(gdb) d
s, n s: 执行一行源程序代码,如果此行代码中有函数调用,则进入该函数;
n: 执行一行源程序代码,此行代码中的函数调用也一并执行。
s 相当于其它调试器中的"Step Into (单步跟踪进入)";
n 相当于其它调试器中的"Step Over (单步跟踪)"。 这两个命令必须在有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)。
(gdb) s
(gdb) n
si, ni si命令类似于s命令,ni命令类似于n命令。所不同的是,这两个命令(si/ni)所针对的是汇编指令,而s/n针对的是源代码。 (gdb) si
(gdb) ni
p <变量名称> Print的简写,显示指定变量(临时变量或全局变量)的值。 (gdb) p i
(gdb) p nGlobalVar
display …
undisplay <编号>
display,设置程序中断后欲显示的数据及其格式。
例如,如果希望每次程序中断后可以看到即将被执行的下一条汇编指令,可以使用命令
"display /i $pc” 其中 $pc 代表当前汇编指令,/i 表示以十六进行显示。当需要关心汇编代码时,此命令相当有用。
undispaly,取消先前的display设置,编号从1开始递增。
(gdb) display /i $pc
(gdb) undisplay 1
i info的简写,用于显示各类信息,详情请查阅"help i”。 (gdb) i r
q Quit的简写,退出GDB调试环境。 (gdb) q
help [命令名称] GDB帮助命令,提供对GDB名种命令的解释说明。
如果指定了"命令名称"参数,则显示该命令的详细说明;如果没有指定参数,则分类显示所有GDB命令,供用户进一步浏览和查询。
(gdb) help
l list的简写,列出10行代码,再次输入则列出往下的10行。若是list 加行号则从该行开始输出10行 (gdb) l
watch watch 为表达式(变量)expr设置一个观察点。变量量表达式值有变化时,马上停住程序 (gdb) watch a*b + c/d
finish 运行至当前函数结束,并打印函数返回时的堆栈地址和返回值及参数值等信息
set args 可以修改发送给程序的参数 (gdb)set args –b –x
show args 查看其缺省参数的列表 (gdb) show args
whatis 显示某个变量的类型 (gdb) whatis p

2.3 机器语言工具

有一组专用的gdb变量可以用来检查和修改计算机的通用寄存器,gdb提供了目前每一台计算机中实际使用的4个寄存器的标准名字:

  • l $pc : 程序计数器
  • l $fp : 帧指针(当前堆栈帧)
  • l $sp : 栈指针
  • l $ps : 处理器状态