【转】Linux gdb调试器用法全面解析

GDB是GNU开源组织发布的一个强大的UNIX下的程序调试工具，GDB主要可帮助工程师完成下面4个方面的功能：

启动程序，可以按照工程师自定义的要求随心所欲的运行程序。
 让被调试的程序在工程师指定的断点处停住，断点可以是条件表达式。
 当程序被停住时，可以检查此时程序中所发生的事，并追索上文。
 动态地改变程序的执行环境。
不管是调试Linux内核空间的驱动还是调试用户空间的应用程序，掌握gdb的用法都是必须。而且，调试内核和调试应用程序时使用的gdb命令是完全相同的，下面以代码清单22.2的应用程序为例演示gdb调试器的用法。

 

1 int add(int a, int b) 2 { 3 return a + b; 4 } 5 6 main() 7 { 8 int sum[10] = 9 { 10 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 11 } ; 12 int i; 13 14 int array1[10] = 15 { 16 48, 56, 77, 33, 33, 11, 226, 544, 78, 90 17 }; 18 int array2[10] = 19 { 20 85, 99, 66, 0x199, 393, 11, 1, 2, 3, 4 21 }; 22 23 for (i = 0; i < 10; i++) 24 { 25 sum[i] = add(array1[i], array2[i]); 26 } 27 }

使用命令gcc –g gdb_example.c –o gdb_example编译上述程序，得到包含调试信息的二进制文件example，执行gdb gdb_example命令进入调试状态：

 

[root@localhost driver_study]# gdb gdb_exampleGNU gdb Red Hat Linux (5.3post-0.20021129.18rh)Copyright 2003 Free Software Foundation, Inc.GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you arewelcome to change it and/or 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.This GDB was configured as "i386-redhat-linux-gnu"...(gdb)

 

1、list命令

在gdb中运行list命令（缩写l）可以列出代码，list的具体形式包括：

list <linenum> ，显示程序第linenum行周围的源程序，如：
(gdb) list 1510        11        int array1[10] =12        {13          48, 56, 77, 33, 33, 11, 226, 544, 78, 9014        };15        int array2[10] =16        {17          85, 99, 66, 0x199, 393, 11, 1, 2, 3, 418        };19

list <function> ，显示函数名为function的函数的源程序，如：
(gdb) list main2       {3         return a + b;4       }56       main()7       {8         int sum[10];9         int i;10        11        int array1[10] =

list，显示当前行后面的源程序。
 list - ，显示当前行前面的源程序。
下面演示了使用gdb中的run（缩写r）、break（缩写b）、next（缩写n）命令控制程序的运行，并使用print（缩写p）命令打印程序中的变量sum的过程：

(gdb) break addBreakpoint 1 at 0x80482f7: file gdb_example.c, line 3.(gdb) run  Starting program: /driver_study/gdb_example  Breakpoint 1, add (a=48, b=85) at gdb_example.c:3warning: Source file is more recent than executable. 3         return a + b;(gdb) next4       }(gdb) nextmain () at gdb_example.c:2323        for (i = 0; i < 10; i++)(gdb) next25          sum[i] = add(array1[i], array2[i]);(gdb) print sum$1 = {133, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}gdb) break add
Breakpoint 1 at 0x80482f7: file gdb_example.c, line 3.
(gdb) run 
Starting program: /driver_study/gdb_example

Breakpoint 1, add (a=48, b=85) at gdb_example.c:3
warning: Source file is more recent than executable.

3         return a + b;
(gdb) next
4       }
(gdb) next
main () at gdb_example.c:23
23        for (i = 0; i < 10; i++)
(gdb) next
25          sum[i] = add(array1[i], array2[i]);
(gdb) print sum
$1 = {133, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}

2、run命令

在gdb中，运行程序使用run命令。在程序运行前，我们可以设置如下4方面的工作环境：

程序运行参数
set args 可指定运行时参数，如：set args 10 20 30 40 50；show args 命令可以查看设置好的运行参数。

运行环境
path <dir> 可设定程序的运行路径；how paths可查看程序的运行路径；set environment varname [=value]用于设置环境变量，如set env USER=baohua；

show environment [varname]则用于查看环境变量。

工作目录
cd <dir> 相当于shell的cd命令；pwd 显示当前所在的目录。

程序的输入输出
info terminal 用于显示程序用到的终端的模式；gdb中也可以使用重定向控制程序输出，如run > outfile；

tty命令可以指定输入输出的终端设备，如：tty /dev/ttyS1。

3、break命令

在gdb中用break命令来设置断点，设置断点的方法包括：

break <function>
在进入指定函数时停住，C++中可以使用class::function或function(type, type)格式来指定函数名。

break <linenum>
在指定行号停住。

break +offset / break -offset
在当前行号的前面或后面的offset行停住，offiset为自然数。

break filename:linenum
在源文件filename的linenum行处停住。

break filename:function
在源文件filename的function函数的入口处停住。

break *address
在程序运行的内存地址处停住。

break
break命令没有参数时，表示在下一条指令处停住。

break ... if <condition>
“...”可以是上述的break <linenum>、break +offset / break –offset中的参数，condition表示条件，在条件成立时停住。比如在循环体中，可以设置break if i=100，表示当i为100时停住程序。

查看断点时，可使用info命令，如info breakpoints [n]、info break [n]（n表示断点号）。

4、单步命令

在调试过程中，next命令用于单步执行，类似VC++中的step over。next的单步不会进入函数的内部，与next对应的step（缩写s）命令则在单步执行一个函数时，会进入其内部，类似VC++中的step into。下面演示了step命令的执行情况，在23行的add()函数调用处执行step会进入其内部的“return a+b;”语句：

 

(gdb) break 25Breakpoint 1 at 0x8048362: file gdb_example.c, line 25.(gdb) runStarting program: /driver_study/gdb_example  Breakpoint 1, main () at gdb_example.c:2525          sum[i] = add(array1[i], array2[i]);(gdb) stepadd (a=48, b=85) at gdb_example.c:33         return a + b;

单步执行的更复杂用法包括：

 

step <count>
单步跟踪，如果有函数调用，则进入该函数（进入函数的前提是，此函数被编译有debug信息）。step后面不加count表示一条条地执行，加表示执行后面的count条指令，然后再停住。

next <count>
单步跟踪，如果有函数调用，它不会进入该函数。同样地，next后面不加count表示一条条地执行，加表示执行后面的count条指令，然后再停住。

set step-mode
set step-mode on用于打开step-mode模式，这样，在进行单步跟踪时，程序不会因为没有debug信息而不停住，这个参数的设置可便于查看机器码。set step-mod off用于关闭step-mode模式。

finish
运行程序，直到当前函数完成返回，并打印函数返回时的堆栈地址和返回值及参数值等信息。

until （缩写u）
一直在循环体内执行单步，退不出来是一件令人烦恼的事情，until命令可以运行程序直到退出循环体。

stepi（缩写si）和nexti（缩写ni）
stepi和nexti用于单步跟踪一条机器指令，一条程序代码有可能由数条机器指令完成，stepi和nexti可以单步执行机器指令。 另外，运行“display/i $pc”命令后，单步跟踪会在打出程序代码的同时打出机器指令，即汇编代码。

5、continue命令

当程序被停住后，可以使用continue命令（缩写c，fg命令同continue命令）恢复程序的运行直到程序结束，或到达下一个断点，命令格式为：

 

continue [ignore-count]c [ignore-count]fg [ignore-count]

ignore-count表示忽略其后多少次断点。 假设我们设置了函数断点add()，并watch i，则在continue过程中，每次遇到add()函数或i发生变化，程序就会停住，如：

 

 

(gdb) continueContinuing.Hardware watchpoint 3: i Old value = 2New value = 30x0804838d in main () at gdb_example.c:2323        for (i = 0; i < 10; i++)(gdb) continueContinuing. Breakpoint 1, main () at gdb_example.c:2525          sum[i] = add(array1[i], array2[i]);(gdb) continueContinuing.Hardware watchpoint 3: i Old value = 3New value = 40x0804838d in main () at gdb_example.c:2323        for (i = 0; i < 10; i++)

 

6、print命令

在调试程序时，当程序被停住时，可以使用print命令（缩写为p），或是同义命令inspect来查看当前程序的运行数据。print命令的格式是：

 

 print <expr> print /<f> <expr>

<expr>是表达式，是被调试的程序中的表达式，<f>是输出的格式，比如，如果要把表达式按16进制的格式输出，那么就是/x。在表达式中，有几种GDB所支持的操作符，它们可以用在任何一种语言中，“@”是一个和数组有关的操作符，“::”指定一个在文件或是函数中的变量，“{<type>} <addr>”表示一个指向内存地址<addr>的类型为type的一个对象。

下面演示了查看sum[]数组的值的过程：

 

(gdb) print sum$2 = {133, 155, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}(gdb) next Breakpoint 1, main () at gdb_example.c:2525          sum[i] = add(array1[i], array2[i]);(gdb) next23        for (i = 0; i < 10; i++)(gdb) print sum$3 = {133, 155, 143, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}

当需要查看一段连续内存空间的值的时间，可以使用GDB的“@”操作符，“@”的左边是第一个内存地址，“@”的右边则是想查看内存的长度。例如如下动态申请的内存：

 

int *array = (int *) malloc (len * sizeof (int)); *array = (int *) malloc (len * sizeof (int));

在GDB调试过程中这样显示出这个动态数组的值：

p *array@len*array@len

print的输出格式包括：

x 按十六进制格式显示变量。
 d 按十进制格式显示变量。
 u 按十六进制格式显示无符号整型。
 o 按八进制格式显示变量。
 t 按二进制格式显示变量。
 a 按十六进制格式显示变量。
 c 按字符格式显示变量。
 f 按浮点数格式显示变量。
我们可用display命令设置一些自动显示的变量，当程序停住时，或是单步跟踪时，这些变量会自动显示。 如果要修改变量，如x的值，可使用如下命令：

print x=4 x=4

当用GDB的print查看程序运行时的数据时，每一个print都会被GDB记录下来。GDB会以$1，$2，$3 …这样的方式为每一个print命令编号。我们可以使用这个编号访问以前的表达式，如$1。

7、watch命令

watch一般来观察某个表达式（变量也是一种表达式）的值是否有变化了，如果有变化，马上停住程序。我们有下面的几种方法来设置观察点： watch <expr>：为表达式（变量）expr设置一个观察点。一量表达式值有变化时，马上停住程序。rwatch <expr>：当表达式（变量）expr被读时，停住程序。awatch <expr>：当表达式（变量）的值被读或被写时，停住程序。info watchpoints：列出当前所设置了的所有观察点。 下面演示了观察i并在连续运行next时一旦发现i变化，i值就会显示出来的过程：

 

(gdb) watch iHardware watchpoint 3: i(gdb) next23        for (i = 0; i < 10; i++)(gdb) nextHardware watchpoint 3: i Old value = 0New value = 10x0804838d in main () at gdb_example.c:2323        for (i = 0; i < 10; i++)(gdb) next Breakpoint 1, main () at gdb_example.c:2525          sum[i] = add(array1[i], array2[i]);(gdb) next23        for (i = 0; i < 10; i++)(gdb) nextHardware watchpoint 3: i Old value = 1New value = 20x0804838d in main () at gdb_example.c:2323        for (i = 0; i < 10; i++)

 

8、examine命令

我们可以使用examine命令（缩写为x）来查看内存地址中的值。examine命令的语法如下所示：

x/<n/f/u> <addr> /<n/f/u> <addr>

<addr>表示一个内存地址。“x/”后的n、f、u都是可选的参数，n 是一个正整数，表示显示内存的长度，也就是说从当前地址向后显示几个地址的内容；f 表示显示的格式，如果地址所指的是字符串，那么格式可以是s，如果地址是指令地址，那么格式可以是i；u 表示从当前地址往后请求的字节数，如果不指定的话，GDB默认是4字节。u参数可以被一些字符代替：b表示单字节，h表示双字节，w表示四字节，g表示八字节。当我们指定了字节长度后，GDB会从指定的内存地址开始，读写指定字节，并把其当作一个值取出来。n、f、u这3个参数可以一起使用，例如命令“x/3uh 0x54320”表示从内存地址0x54320开始以双字节为1个单位（h）、16进制方式（u）显示3个单位（3）的内存。 ==

 

譬如下面的例子：

main(){        char *c = "hello world";        printf("%s ", c);}

我们在

char *c = "hello world";

下一行设置断点后：

(gdb) l1    main()2    {3        char *c = "hello world";4        printf("%s ", c);5    }(gdb) b 4Breakpoint 1 at 0x100000f17: file main.c, line 4.(gdb) rStarting program: /Users/songbarry/mainReading symbols for shared libraries +. done Breakpoint 1, main () at main.c:44        printf("%s ", c);

可以通过多种方式看C指向的字符串：

方法1：

(gdb) p c$1 = 0x100000f2e "hello world"

方法2：

(gdb) x/s 0x100000f2e0x100000f2e:  "hello world"

方法3：

(gdb) p (char *)0x100000f2e$3 = 0x100000f2e "hello world"

将第一个字符改为大写：

(gdb) p *(char *)0x100000f2e='H'$4 = 72 'H'

再看看C：

(gdb) p c$5 = 0x100000f2e "Hello world"

 

9、set命令

 

修改寄存器：

(gdb) set $v0 = 0x004000000(gdb) set $epc = 0xbfc00000

修改内存：

 

(gdb) set {unsigned int}0x8048a51=0x0

譬如对于第8节的例子：

 

 

(gdb) set {unsigned int}0x100000f2e=0x0       (gdb) x/10cb 0x100000f2e0x100000f2e: 0 '' 0 '' 0 '' 0 '' 111 'o' 32 ' ' 119 'w' 111 'o'0x100000f36: 114 'r' 108 'l'(gdb) p c$10 = 0x100000f2e ""

 

 

10、jump命令

一般来说，被调试程序会按照程序代码的运行顺序依次执行，但是GDB也提供了乱序执行的功能，也就是说，GDB可以修改程序的执行顺序，从而让程序随意跳跃。这个功能可以由GDB的jump命令：jump <linespec> 来指定下一条语句的运行点。<linespec>可以是文件的行号，可以是file:line格式，也可以是+num这种偏移量格式，表示下一条运行语句从哪里开始。jump <address> 这里的<address>是代码行的内存地址。 注意，jump命令不会改变当前的程序栈中的内容，所以，如果使用jump从一个函数跳转到另一个函数，当跳转到的函数运行完返回，进行出栈操作时必然会发生错误，这可能导致意想不到的结果，所以最好只用jump在同一个函数中进行跳转。

11、signal命令

使用singal命令，可以产生一个信号量给被调试的程序，如中断信号“Ctrl+C”。这非常方便于程序的调试，可以在程序运行的任意位置设置断点，并在该断点用GDB产生一个信号量，这种精确地在某处产生信号的方法非常有利于程序的调试。 signal命令的语法是：signal <signal>，UNIX的系统信号量通常从1到15，所以<signal>取值也在这个范围。

12、return命令

如果在函数中设置了调试断点，在断点后还有语句没有执行完，这时候我们可以使用return命令强制函数忽略还没有执行的语句并返回。

 

returnreturn <expression>

上述return命令用于取消当前函数的执行，并立即返回，如果指定了<expression>，那么该表达式的值会被作为函数的返回值。

 

13、call命令

call命令用于强制调用某函数： call <expr> 表达式中可以一是函数，以此达到强制调用函数的目的，它会显示函数的返回值（如果函数返回值不是void）。 其实，前面介绍的print命令也可以完成强制调用函数的功能。

14、info命令

info命令可以在调试时用来查看寄存器、断点、观察点和信号等信息。要查看寄存器的值，可以使用如下命令： info registers （查看除了浮点寄存器以外的寄存器）info all-registers （查看所有寄存器，包括浮点寄存器）info registers <regname ...> （查看所指定的寄存器） 要查看断点信息，可以使用如下命令：info break 列出当前所设置的所有观察点，使用如下命令：info watchpoints 查看有哪些信号正在被GDB检测，使用如下命令：info signals info handle 也可以使用info line命令来查看源代码在内存中的地址。info threads可以看多线程。info line后面可以跟行号、函数名、文件名:行号、文件名:函数名等多种形式，例如下面的命令会打印出所指定的源码在运行时的内存地址：

 

info line tst.c:func

 

15、set scheduler-locking off|on|step

 

off 不锁定任何线程，也就是所有线程都执行，这是默认值。
on 只有当前被调试程序会执行。
step 在单步的时候，除了next过一个函数的情况以外，只有当前线程会执行。

与多线程调试相关的命令还包括：

thread ID
切换当前调试的线程为指定ID的线程。
 
break thread_test.c:123 thread all
在所有线程中相应的行上设置断点
 
thread apply ID1 ID2 command
让一个或者多个线程执行GDB命令command。
 
thread apply all command
让所有被调试线程执行GDB命令command。

16、disassemble

disassemble命令用于反汇编，它可被用来查看当前执行时的源代码的机器码，其实际上只是把目前内存中的指令dump出来。下面的示例用于查看函数func的汇编代码：

(gdb) disassemble funcDump of assembler code for function func:0x8048450 <func>:       push   %ebp0x8048451 <func+1>:     mov    %esp,%ebp0x8048453 <func+3>:     sub    $0x18,%esp0x8048456 <func+6>:     movl   $0x0,0xfffffffc(%ebp)...End of assembler dump.

 

 

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