GDB深入研究

一、GDB代码调试

（一）GDB调试实例

在终端中编译一个示例C语言小程序，保存到文件 gdb-sample.c 中，用GCC编译之

#include <stdio.h>

int nGlobalVar = 0;

int tempFunction(int a, int b)
{
    printf("tempFunction is called, a = %d, b = %d /n", a, b);
    return (a + b);
}

int main()
{
    int n;
    n = 1;
    n++;
    n--;

    nGlobalVar += 100;
    nGlobalVar -= 12;

    printf("n = %d, nGlobalVar = %d /n", n, nGlobalVar);

    n = tempFunction(1, 2);
    printf("n = %d", n);

    return 0;
}

在上面的命令行中，使用 -o 参数指定了编译生成的可执行文件名为 gdb-sample，使用参数 -g 表示将源代码信息编译到可执行文件中。如果不使用参数 -g，会给后面的GDB调试造成不便。

 下面输入“gdb”命令启动GDB，将首先显示GDB说明：

下面使用“file”命令载入被调试程序 gdb-sample（这里的 gdb-sample 即前面 GCC 编译输出的可执行文件）

上图中最后一行“(gdb) ”为GDB内部命令引导符，等待用户输入GDB命令。 

上图倒数第二行提示已经加载成功。

下面使用“r”命令执行（Run）被调试文件，因为尚未设置任何断点，将直接执行到程序结束

之后使用“b”命令在 main 函数开头设置一个断点（Breakpoint）

之后一行提示已经成功设置断点，并给出了该断点信息：在源文件 gdb-sample.c 第14行处设置断点；这是本程序的第一个断点（序号为1）；断点处的代码地址为 0x8048418。向上看源代码，第14行中的代码为“n = 1”，恰好是 main 函数中的第一个可执行语句（因为前面的“int n;”为变量定义语句，并非可执行语句）。 

之后， 再次使用“r”命令执行（Run）被调试程序：

程序中断在gdb-sample.c第14行处，即main函数是第一个可执行语句处。 上面最后一行信息为：下一条将要执行的源代码为“n = 1;”，它是源代码文件gdb-sample.c中的第14行。 

下面使用“s”命令（Step）执行下一行代码（即第14行“n = 1;”）：

上面的信息表示已经执行完“n = 1;”，并显示下一条要执行的代码为第15行的“n++;”。

既然已经执行了“n = 1;”，即给变量 n 赋值为 1，那我们用“p”命令（Print）看一下变量 n 的值是不是 1 ：

果然是 1。（$1表示这是第一次使用“p”命令——再次执行“p n”将显示“$2 = 1”。）

下面我们分别在第21行打印处、tempFunction 函数开头各设置一个断点（分别使用命令“b 21”“b tempFunction”）：

使用“c”命令继续（Continue）执行被调试程序，程序将中断在第二个断点（21行），此时全局变量 nGlobalVar 的值应该是 88；再一次执行“c”命令，程序将中断于第三个断点（7行，tempFunction 函数开头处），此时tempFunction 函数的两个参数 a、b 的值应分别是 1 和 2：

 再一次执行“c”命令（Continue），因为后面再也没有其它断点，程序将一直执行到结束：

（二）GDB常用命令

二、CGDB代码调试

cgdb可以看作gdb的界面增强版，cgdb主要功能是在调试时进行代码的同步显示，这增加了调试的方便性，提高了调试效率。其他功能则与gdb一样，可使用其常用命令。所以这里只做简单介绍，常用命令等参见gdb。

主要功能介绍：

1. 相比GDB，增加了语法加亮的代码窗口，显示在GDB窗口的上部，随GDB的调试位置代码同步显示。

2. 断点设置可视化 。

3. 在代码窗口中可使用GDB常用命令 。

4. 在代码窗口可进行代码查找，支持正则表达式 。

界面及使用说明

1. 代码窗口

   调试时同步显示被调试程序源代码，自动标记出程序运行到的位置。当焦点在代码窗口时，可以浏览代码、查找代码以及执行命令 ，操作方式同vi 。常用命令如下：

    i ： 焦点切换到GDB窗口 。
    o ：打开文件选择框，可选择要显示的代码文件 。
    空格 ：设置/取消断点 。
    k：向上移动
    j：向下移动
    /：查找

2. 状态条窗口

   同vi的状态条，一般显示当前打开的源文件名，当代码窗口进入命令状态时，显示输入的命令等信息

3. GDB窗口

   CGDB的操作界面，同GDB ,按ESC键则焦点切换到代码窗口 。

   启动&退出——启动：cgdb；退出：在代码窗口或GDB窗口，执行quit命令 。

代码实现：

1. “(gdb)”表示GDB已经启动，等待我们输入命令。此时程序并未开始运行，输入“run”开始运行程序。这种方式在GDB内部运行程序：

   

2. List n,m表示显示n到m行的代码

   

3. 设置断点，break n,用step单步执行(这里break 21，结果首先打印出 “hello!”,再次s，打印出“Who are you ?”)：

   

三、汇编代码调试

汇编级的调试或跟踪，需要用到display命令“display /i $pc”，如上表所示，

“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。

看到了汇编代码，“n = 1;”对应的汇编代码是“movl $0x1,0x1c(%esp)”。

并且以后程序每次中断都将显示下一条汇编指定（“si”命令用于执行一条汇编代码——区别于“s”执行一行C代码）

接下来我们试一下命令“b *<函数名称>”。 为了更简明，有必要先删除目前所有断点（使用“d”命令——Delete breakpoint）

当被询问是否删除所有断点时，输入“y”并按回车键即可。

下面使用命令“b *main”在 main 函数的 prolog 代码处设置断点（prolog、epilog，分别表示编译器在每个函数的开头和结尾自行插入的代码）：

此时可以使用“i r”命令显示寄存器中的当前值———“i r”即“Infomation Register”，

也可以输入“i r 寄存器名”显示任意一个指定的寄存器值：

最后输入命令“q”，退出（Quit）GDB调试环境

四、DDD代码调试

（一）DDD简介

DDD，全称是Data Display Debugger，对于Linux系统中的编程人员来说，它就是windows系统下面的visual studio ，功能强大，是Linux世界中少数有图形界面的程序调试工具。DDD是命令行调试器的图形前端，除了一般的程序调试功能以外，还具有交互式图形数据显示的功能。它在嵌入式应用开发中也十分出色。DDD最初源于1990年Andreas Zeller编写的VSL结构化语言，后来经过一些程序员的努力，演化成今天的模样。DDD的功能非常强大，可以调试用C\C++、Ada、 Fortran、Pascal、Modula-2和Modula-3编写的程序；可以超文本方式浏览源代码；能够进行断点设置、回溯调试和历史纪录编辑；具有程序在终端运行的仿真窗口，并在远程主机上进行调试的能力；图形数据显示功能（Graphical Data Display）是创建该调试器的初衷之一，能够显示各种数据结构之间的关系，并将数据结构以图形化形式显示；具有GDB/DBX/XDB的命令行界面，包括完全的文本编辑、历史纪录、搜寻引擎。

（二）DDD调试过程

首先，我们制作一个程序文档，作为我们后面调试的对象。

打开终端命令行窗口，输入命令vi testddd.c，建立testddd.c文件：

在testddd.c文件中输入一些C语言的程序数据，DDD工具可以调试很多种程序设置基于的代码，本次调试以C语言作为说明对象。

把testddd.c文件编译成可以执行的文件testddd，命令：gcc -g -o testddd testddd.c，注意一定要带-g参数，否则生成的可执行文件中没有必要的调试信息，最终使用DDD工具不能调试。

运行DDD调试工具，直接输入命令ddd就可以打开DDD工具。

DDD工具打开后如下图所示，上面较大空白部分为代码区，和工具区，分割线下面是调试生成信息区。

点击菜单栏上的“文件”----->“打开程序”，准备打开我们上面准备的testddd.c文件

在打开程序框中，定位到我们要调试的程序的目录下，在Files列表下选择我们要调试 信息，之后点击左下方的打开按钮。

调试程序打开后，在代码区可以看到我们的代码，右边的一些按钮是我们调试要用的工具。

在代码区点鼠标右键，会弹出如图所示的菜单：

我们可以给程序设置断点等，点击工具区里面的Run按钮，可以执行程序，在下面的调试信息区可以看到程序的执行结果。

如上图所示：在鼠标右键点击的地方设置了断点，在下方调试信息生成区显示了程序运行的输入信息。

PS：也可以在Terminal中输入ddd 文件名来直接打开ddd调试该文件的界面：

在怀疑程序哪个变量为可疑变量时，可以在控制台输入如下命令

或者在主窗口原程序中点击某个变量如sum选中该变量，右击后选择display sum 选项就会看到该变量的值在主窗口的上方。 接着往下单步运行，多次点击工具栏中的“Step”按钮，观察变量sum的结果。

如果问题出在count上。这时点击命令工具栏上的“Kill”按钮将程序断掉，把初始化sum的那一句改正确。重新运行之后，发现结果正确，调试过程完毕。

（三）常用命令简介

run 执行程序

step 单步调试

kill 杀死正在运行的程序

interrupt 退出此次调试回到原始状态

DDD的数据显示功能非常强大。

对于固定大小的数组，用鼠标选中数组名，点击plot按钮即可画出图形。

对于变长数组，可以使用graph plot数组名[起始索引] @ 数组大小的命令来显示。

对于复杂的数据结构，DDD也可以用图形方式解析： DDD有一个detect aliases的选项，可以智能的判别数据是否会被重复显示。这种方式通过内存地址的检测来实现的。

五、段错误

1. 定义：段错误是指访问的内存超出了系统给这个程序所设定的内存空间，例如访问了不存在的内存地址、访问了系统保护的内存地址、访问了只读的内存地址等等情况。

2. 段错误产生的原因

   （1） 访问不存在的内存地址

   （2） 访问系统保护的内存地址

   （3） 访问只读的内存地址

   （4） 栈溢出

下面以原因一访问不存在的内存地址为例，进行实践。

（一）使用gcc和gdb（对于简单代码）

首先，编写一段代码，访问不存在内存地址。编译后进入CGDB，运行程序(我这里使用CGDB，可以看到源代码，更加方便。)：

从输出中可以看出，程序收到SIGSEGV信号，触发段错误，并提示0x080483c4、调用main报的错，在Derro.c中23行。并且在代码窗口第23行被标记出来。

适用场景

1. 仅当能确定程序一定会发生段错误的情况下使用。

2. 当程序的源码可以获得的情况下，使用-g参数编译程序。

3. 一般用于测试阶段，生产环境下gdb会有副作用：使程序运行减慢，运行不够稳定，等等。

4. 即使在测试阶段，如果程序过于复杂，gdb也不能处理。

（二）使用core文件和gdb

提到段错误会触发SIGSEGV信号，通过man 7 signal，可以看到SIGSEGV默认的handler会打印段错误出错信息，并产生core文件，由此我们可以借助于程序异常退出时生成的core文件中的调试信息，使用gdb工具来调试程序中的段错误。

查看core文件发现不存在：

查看系统core文件的大小限制，发现为0，这样不会自动生成core文件。把大小设置为1000。运行程序后再次查看可看到存在core文件：

加载core文件，使用gdb工具进行调试。从输出中可以看出同样的段错误信息：

GDB深入研究

原文：http://www.cnblogs.com/lhc-java/p/4999017.html