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  • 【linux】——用GDB调试程序【转】

    查看源程序

    一、显示源代码

    GDB 可以打印出所调试程序的源代码,当然,在程序编译时一定要加
    上-g的参数,把源程序信息编译到执行文件中。不然就看不到源程序
    了。当程序停下来以后, GDB会报告程序停在了那个文件的第几行上
    。你可以用list命令来打印程序的源代码。还是来看一看查看源代码
    的GDB命令吧。

    list <linenum>
    显示程序第linenum行的周围的源程序。

    list <function>
    显示函数名为function的函数的源程序。

    list
    显示当前行后面的源程序。

    list -
    显示当前行前面的源程序。

    一般是打印当前行的上5行和下5行,如果显示函数是是上2行下8行,
    默认是10行,当然,你也可以定制显示的范围,使用下面命令可以设
    置一次显示源程序的行数。

    set listsize <count>
    设置一次显示源代码的行数。

    show listsize
    查看当前listsize的设置。

    list命令还有下面的用法:

    list <first>, <last>
    显示从first行到last行之间的源代码。

    list , <last>
    显示从当前行到last行之间的源代码。

    list +
    往后显示源代码。

    一般来说在list后面可以跟以下这们的参数:

    <linenum> 行号。
    <+offset> 当前行号的正偏移量。
    <-offset> 当前行号的负偏移量。
    <filename:linenum> 哪个文件的哪一行。
    <function> 函数名。
    <filename:function> 哪个文件中的哪个函数。
    <*address> 程序运行时的语句在内存中的地址。

    二、搜索源代码

    不仅如此,GDB还提供了源代码搜索的命令:

    forward-search <regexp>
    search <regexp>
    向前面搜索。

    reverse-search <regexp>
    全部搜索。

    其中,<regexp>就是正则表达式,也主一个字符串的匹配模式,关于正则表达式,我就不在这里讲了,还请各位查看相关资料。

    三、指定源文件的路径

    某些时候,用-g编译过后的执行程序中只是包括了源文件的名字,没
    有路径名。GDB提供了可以让你指定源文件的路径的命令,以便GDB进
    行搜索。

    directory <dirname ... >
    dir <dirname ... >
    加一个源文件路径到当前路径的前面。如果你要指定多个路径,UNIX下你可以使用“:”,Windows下你可以使用“;”。
    directory
    清除所有的自定义的源文件搜索路径信息。

    show directories
    显示定义了的源文件搜索路径。

    四、源代码的内存

    你可以使用info line命令来查看源代码在内存中的地址。info line
    后面可以跟“行号”,“函数名”,“文件名:行号”,“文件名:函
    数名”,这个命令会打印出所指定的源码在运行时的内存地址,如:

    (gdb) info line tst.c:func
    Line 5 of "tst.c" starts at address 0x8048456 <func+6> and ends at 0x804845d <func+13>.

    还有一个命令(disassemble)你可以查看源程序的当前执行时的机
    器码,这个命令会把目前内存中的指令dump出来。如下面的示例表示
    查看函数func的汇编代码。

    (gdb) disassemble func
    Dump of assembler code for function func:
    0x8048450 <func>: push %ebp
    0x8048451 <func+1>: mov %esp,%ebp
    0x8048453 <func+3>: sub $0x18,%esp
    0x8048456 <func+6>: movl $0x0,0xfffffffc(%ebp)
    0x804845d <func+13>: movl $0x1,0xfffffff8(%ebp)
    0x8048464 <func+20>: mov 0xfffffff8(%ebp),%eax
    0x8048467 <func+23>: cmp 0x8(%ebp),%eax
    0x804846a <func+26>: jle 0x8048470 <func+32>
    0x804846c <func+28>: jmp 0x8048480 <func+48>
    0x804846e <func+30>: mov %esi,%esi
    0x8048470 <func+32>: mov 0xfffffff8(%ebp),%eax
    0x8048473 <func+35>: add %eax,0xfffffffc(%ebp)
    0x8048476 <func+38>: incl 0xfffffff8(%ebp)
    0x8048479 <func+41>: jmp 0x8048464 <func+20>
    0x804847b <func+43>: nop
    0x804847c <func+44>: lea 0x0(%esi,1),%esi
    0x8048480 <func+48>: mov 0xfffffffc(%ebp),%edx
    0x8048483 <func+51>: mov %edx,%eax
    0x8048485 <func+53>: jmp 0x8048487 <func+55>
    0x8048487 <func+55>: mov %ebp,%esp
    0x8048489 <func+57>: pop %ebp
    0x804848a <func+58>: ret
    End of assembler dump.

    查看运行时数据

    在你调试程序时,当程序被停住时,你可以使用print命
    令(简写命令为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,是你所调试的程序的语言的表达式(GDB可以调试
    多种编程语言),<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。

    一、表达式

    print和许多GDB的命令一样,可以接受一个表达式,GDB会根据当前
    的程序运行的数据来计算这个表达式,既然是表达式,那么就可以是
    当前程序运行中的const常量、变量、函数等内容。可惜的是GDB不能
    使用你在程序中所定义的宏。

    表达式的语法应该是当前所调试的语言的语法,由于C/C++是一种大
    众型的语言,所以,本文中的例子都是关于C/C++的。(而关于用GDB
    调试其它语言的章节,我将在后面介绍)

    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,在后面会有更详细的说明。

    ::
    指定一个在文件或是一个函数中的变量。

    {<type>} <addr>
    表示一个指向内存地址<addr>的类型为type的一个对象。

    二、程序变量

    在GDB中,你可以随时查看以下三种变量的值:
    1、全局变量(所有文件可见的)
    2、静态全局变量(当前文件可见的)
    3、局部变量(当前Scope可见的)

    如果你的局部变量和全局变量发生冲突(也就是重名),一般情况下
    是局部变量会隐藏全局变量,也就是说,如果一个全局变量和一个函
    数中的局部变量同名时,如果当前停止点在函数中,用print显示出
    的变量的值会是函数中的局部变量的值。如果此时你想查看全局变量
    的值时,你可以使用“::”操作符:

    file::variable
    function::variable
    可以通过这种形式指定你所想查看的变量,是哪个文件中的或是哪个
    函数中的。例如,查看文件f2.c中的全局变量x的值:

    gdb) p 'f2.c'::x
    当然,“::”操作符会和C++中的发生冲突,GDB能自动识别“::”
    是否C++的操作符,所以你不必担心在调试C++程序时会出现异常。

    另外,需要注意的是,如果你的程序编译时开启了优化选项,那么在
    用GDB调试被优化过的程序时,可能会发生某些变量不能访问,或是
    取值错误码的情况。这个是很正常的,因为优化程序会删改你的程序
    ,整理你程序的语句顺序,剔除一些无意义的变量等,所以在GDB调
    试这种程序时,运行时的指令和你所编写指令就有不一样,也就会出
    现你所想象不到的结果。对付这种情况时,需要在编译程序时关闭编
    译优化。一般来说,几乎所有的编译器都支持编译优化的开关,例如
    ,GNU 的C/C++编译器GCC,你可以使用“-gstabs”选项来解决这个
    问题。关于编译器的参数,还请查看编译器的使用说明文档。

    三、数组

    有时候,你需要查看一段连续的内存空间的值。比如数组的一段,或
    是动态分配的数据的大小。你可以使用GDB的“@”操作符,“@”的
    左边是第一个内存的地址的值,“@”的右边则你你想查看内存的长
    度。例如,你的程序中有这样的语句:

    int *array = (int *) malloc (len * sizeof (int));
    于是,在GDB调试过程中,你可以以如下命令显示出这个动态数组的取值:

    p *array@len

    @的左边是数组的首地址的值,也就是变量array所指向的内容,右边
    则是数据的长度,其保存在变量len中,其输出结果,大约是下面这
    个样子的:

    (gdb) p *array@len
    $1 = {2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40}

    如果是静态数组的话,可以直接用print数组名,就可以显示数组中所有数据的内容了。

    四、输出格式

    一般来说,GDB会根据变量的类型输出变量的值。但你也可以自定义
    GDB的输出的格式。例如,你想输出一个整数的十六进制,或是二进
    制来查看这个整型变量的中的位的情况。要做到这样,你可以使用
    GDB的数据显示格式:

    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。

    (gdb) p i
    $21 = 101

    (gdb) p/a i
    $22 = 0x65

    (gdb) p/c i
    $23 = 101 'e'

    (gdb) p/f i
    $24 = 1.41531145e-43

    (gdb) p/x i
    $25 = 0x65

    (gdb) p/t i
    $26 = 1100101

    五、查看内存

    你可以使用examine命令(简写是x)来查看内存地址中的值。x命令的语法如下所示:

    x/<n/f/u> <addr>
    n、f、u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,参见上面。如果地址所指的是字符串,那么格式可以是s,如果地十是指令地址,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
    个bytes。u参数可以用下面的字符来代替,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会从指内存定的内存地址开始,读写指定字节,并把其当作一
    个值取出来。
    <addr>表示一个内存地址。

    n/f/u三个参数可以一起使用。例如:

    命令:x/3uh 0x54320 表示,从内存地址0x54320读取内容,h表示以
    双字节为一个单位,3表示三个单位,u表示按十六进制显示。

    六、自动显示

    你可以设置一些自动显示的变量,当程序停住时,或是在你单步跟踪
    时,这些变量会自动显示。相关的GDB命令是display。

    display <expr>
    display/<fmt> <expr>
    display/<fmt> <addr>

    expr是一个表达式,fmt表示显示的格式,addr表示内存地址,当你
    用display设定好了一个或多个表达式后,只要你的程序被停下来,
    GDB会自动显示你所设置的这些表达式的值。

    格式i和s同样被display支持,一个非常有用的命令是:

    display/i $pc

    $pc是GDB的环境变量,表示着指令的地址,/i则表示输出格式为机器
    指令码,也就是汇编。于是当程序停下后,就会出现源代码和机器指
    令码相对应的情形,这是一个很有意思的功能。

    下面是一些和display相关的GDB命令:

    undisplay <dnums...>
    delete display <dnums...>
    删除自动显示,dnums意为所设置好了的自动显式的编号。如果要同
    时删除几个,编号可以用空格分隔,如果要删除一个范围内的编号,
    可以用减号表示(如:2-5)

    disable display <dnums...>
    enable display <dnums...>
    disable和enalbe不删除自动显示的设置,而只是让其失效和恢复。

    info display
    查看display设置的自动显示的信息。GDB会打出一张
    表格,向你报告当然调试中设置了多少个自动显示设置,其中包括,
    设置的编号,表达式,是否enable。

    七、设置显示选项

    GDB中关于显示的选项比较多,这里我只例举大多数常用的选项。

    set print address
    set print address on
    打开地址输出,当程序显示函数信息时,GDB会显出函数的参数地址。系统默认为打开的,如:

    (gdb) f
    #0 set_quotes (lq=0x34c78 "<<", rq=0x34c88 ">>")
    at input.c:530
    530 if (lquote != def_lquote)

    set print address off
    关闭函数的参数地址显示,如:

    (gdb) set print addr off
    (gdb) f
    #0 set_quotes (lq="<<", rq=">>") at input.c:530
    530 if (lquote != def_lquote)

    show print address
    查看当前地址显示选项是否打开。

    set print array
    set print array on
    打开数组显示,打开后当数组显示时,每个元素占一行,如果不打开
    的话,每个元素则以逗号分隔。这个选项默认是关闭的。与之相关的
    两个命令如下,我就不再多说了。

    set print array off
    show print array

    set print elements <number-of-elements>
    这个选项主要是设置数组的,如果你的数组太大了,那么就可以指定
    一个<number-of-elements>来指定数据显示的最大长度,当到达这个
    长度时,GDB就不再往下显示了。如果设置为0,则表示不限制。

    show print elements
    查看print elements的选项信息。

    set print null-stop <on/off>
    如果打开了这个选项,那么当显示字符串时,遇到结束符则停止显示。这个选项默认为off。

    set print pretty on
    如果打开printf pretty这个选项,那么当GDB显示结构体时会比较漂亮。如:

    $1 = {
    next = 0x0,
    flags = {
    sweet = 1,
    sour = 1
    },
    meat = 0x54 "Pork"
    }

    set print pretty off
    关闭printf pretty这个选项,GDB显示结构体时会如下显示:

    $1 = {next = 0x0, flags = {sweet = 1, sour = 1}, meat = 0x54 "Pork"}

    show print pretty
    查看GDB是如何显示结构体的。

    set print sevenbit-strings <on/off>
    设置字符显示,是否按“\nnn”的格式显示,如果打开,则字符串或字符数据按\nnn显示,如“65”。

    show print sevenbit-strings
    查看字符显示开关是否打开。

    set print union <on/off>
    设置显示结构体时,是否显式其内的联合体数据。例如有以下数据结构:

    typedef enum {Tree, Bug} Species;
    typedef enum {Big_tree, Acorn, Seedling} Tree_forms;
    typedef enum {Caterpillar, Cocoon, Butterfly}
    Bug_forms;

    struct thing {
    Species it;
    union {
    Tree_forms tree;
    Bug_forms bug;
    } form;
    };

    struct thing foo = {Tree, {Acorn}};

    当打开这个开关时,执行 p foo 命令后,会如下显示:
    $1 = {it = Tree, form = {tree = Acorn, bug = Cocoon}}

    当关闭这个开关时,执行 p foo 命令后,会如下显示:
    $1 = {it = Tree, form = {...}}

    show print union
    查看联合体数据的显示方式

    set print object <on/off>
    在C++中,如果一个对象指针指向其派生类,如果打开这个选项,GDB
    会自动按照虚方法调用的规则显示输出,如果关闭这个选项的话,
    GDB就不管虚函数表了。这个选项默认是off。

    show print object
    查看对象选项的设置。

    set print static-members <on/off>
    这个选项表示,当显示一个C++对象中的内容是,是否显示其中的静态数据成员。默认是on。

    show print static-members
    查看静态数据成员选项设置。

    set print vtbl <on/off>
    当此选项打开时,GDB将用比较规整的格式来显示虚函数表时。其默认是关闭的。

    show print vtbl
    查看虚函数显示格式的选项。

    八、历史记录

    当你用GDB的print查看程序运行时的数据时,你每一个print都会被
    GDB记录下来。GDB会以$1, $2, $3 .....这样的方式为你每一个
    print命令编上号。于是,你可以使用这个编号访问以前的表达式,
    如$1。这个功能所带来的好处是,如果你先前输入了一个比较长的表
    达式,如果你还想查看这个表达式的值,你可以使用历史记录来访问
    ,省去了重复输入。

    九、GDB环境变量

    你可以在GDB的调试环境中定义自己的变量,用来保存一些调试程序
    中的运行数据。要定义一个GDB的变量很简单只需。使用GDB的set命
    令。GDB的环境变量和UNIX一样,也是以$起头。如:

    set $foo = *object_ptr

    使用环境变量时,GDB会在你第一次使用时创建这个变量,而在以后
    的使用中,则直接对其賦值。环境变量没有类型,你可以给环境变量
    定义任一的类型。包括结构体和数组。

    show convenience
    该命令查看当前所设置的所有的环境变量。

    这是一个比较强大的功能,环境变量和程序变量的交互使用,将使得程序调试更为灵活便捷。例如:

    set $i = 0
    print bar[$i++]->contents

    于是,当你就不必,print bar[0]->contents, printbar[1]->contents地输入命令了。
    输入这样的命令后,只用敲回车,重复执行上一条语句,环境变量会自动累加,从而完成逐个输出的功
    能。

    十、查看寄存器

    要查看寄存器的值,很简单,可以使用如下命令:

    info registers
    查看寄存器的情况。(除了浮点寄存器)

    info all-registers
    查看所有寄存器的情况。(包括浮点寄存器)

    info registers <regname ...>
    查看所指定的寄存器的情况。

    寄存器中放置了程序运行时的数据,比如程序当前运行的指令地址(
    ip),程序的当前堆栈地址(sp)等等。你同样可以使用print命令
    来访问寄存器的情况,只需要在寄存器名字前加一个$符号就可以了
    。如:p $eip。

    改变程序的执行

    一旦使用GDB挂上被调试程序,当程序运行起来后,你可以根据自己 的调试思路来动态地在GDB中更改当前被调试程序的运行线路或是其 变量的值,这个强大的功能能够让你更好的调试你的程序,比如,你 可以在程序的一次运行中走遍程序的所有分支。

    一、修改变量值

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