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  • 0GDB调试程序进阶

    http://www.cnblogs.com/azraelly/archive/2012/12/22/2829256.html

    下面只列举我认为重要的

    0.反汇编命令disas/disass/disassemble

    一.break ... if <condition>
    ...可以是上述的参数,condition表示条件,在条件成立时停住。比如在循环境体中,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,如下所示:(注:n表示断点号)
    info breakpoints [n]
    info break [n]

    二、设置观察点(WatchPoint)
    观察点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。


    三、设置捕捉点(CatchPoint)

    你可设置捕捉点来补捉程序运行时的一些事件。如:载入共享库(动态链接库)或是C++的异常。设置捕捉点的格式为:

    catch <event>
    当event发生时,停住程序。event可以是下面的内容:
    1、throw 一个C++抛出的异常。(throw为关键字)
    2、catch 一个C++捕捉到的异常。(catch为关键字)
    3、exec 调用系统调用exec时。(exec为关键字,目前此功能只在HP-UX下有用)
    4、fork 调用系统调用fork时。(fork为关键字,目前此功能只在HP-UX下有用)
    5、vfork 调用系统调用vfork时。(vfork为关键字,目前此功能只在HP-UX下有用)
    6、load 或 load <libname> 载入共享库(动态链接库)时。(load为关键字,目前此功能只在HP-UX下有用)
    7、unload 或 unload <libname> 卸载共享库(动态链接库)时。(unload为关键字,目前此功能只在HP-UX下有用)

    tcatch <event>
    只设置一次捕捉点,当程序停住以后,应点被自动删除。

    四、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}

    打印vector成员  p *c._M_start@len      其中c._M_start相当于c[0],不要用c.begin()

    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:
    命令打印地址数据: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。

    一、修改变量值

    修改被调试程序运行时的变量值,在GDB中很容易实现,使用GDB的print命令即可完成。如:

    (gdb) print x=4

    x=4这个表达式是C/C++的语法,意为把变量x的值修改为4,如果你当前调试的语言是Pascal,那么你可以使用Pascal的语法:x:=4。

    在某些时候,很有可能你的变量和GDB中的参数冲突,如:

    (gdb) whatis width
    type = double
    (gdb) p width
    $4 = 13
    (gdb) set width=47
    Invalid syntax in expression.

    因为,set width是GDB的命令,所以,出现了“Invalid syntax in expression”的设置错误,此时,你可以使用set var命令来告诉GDB,width不是你GDB的参数,而是程序的变量名,如:

    (gdb) set var width=47

    另外,还可能有些情况,GDB并不报告这种错误,所以保险起见,在你改变程序变量取值时,最好都使用set var格式的GDB命令。

    二、跳转执行

    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。GDB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,可以让程序执行随意跳跃。这个功能可以由GDB的jump命令来完:

    jump <linespec>
    指定下一条语句的运行点。<linespce>可以是文件的行号,可以是file:line格式,可以是+num这种偏移量格式。表式着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,当你从一个函数跳到另一个函数时,当函数运行完返回时进行弹栈操作时必然会发生错误,可能结果还是非常奇怪的,甚至于产生程序Core Dump。所以最好是同一个函数中进行跳转。

    熟悉汇编的人都知道,程序运行时,有一个寄存器用于保存当前代码所在的内存地址。所以,jump命令也就是改变了这个寄存器中的值。于是,你可以使用“set $pc”来更改跳转执行的地址。如:

    set $pc = 0x485


    三、产生信号量

    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非常有利程序的调试。

    语法是:signal <singal>,UNIX的系统信号量通常从1到15。所以<singal>取值也在这个范围。

    single命令和shell的kill命令不同,系统的kill命令发信号给被调试程序时,是由GDB截获的,而single命令所发出一信号则是直接发给被调试程序的。

    四、强制函数返回

    如果你的调试断点在某个函数中,并还有语句没有执行完。你可以使用return命令强制函数忽略还没有执行的语句并返回。

    return
    return <expression>
    使用return命令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认作函数的返回值。


    五、强制调用函数

    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。并显示函数的返回值,如果函数返回值是void,那么就不显示。

    另一个相似的命令也可以完成这一功能——print,print后面可以跟表达式,所以也可以用他来调用函数,print和call的不同是,如果函数返回void,call则不显示,print则显示函数返回值,并把该值存入历史数据中。

    下面是几个相关于GDB语言环境的命令:

    show language
    查看当前的语言环境。如果GDB不能识为你所调试的编程语言,那么,C语言被认为是默认的环境。

    info frame
    查看当前函数的程序语言。

    info source
    查看当前文件的程序语言

    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。

    八、恢复程序运行和单步调试

    当程序被停住了,你可以用continue命令恢复程序的运行直到程序结束,或下一个断点到来。也可以使用step或next命令单步跟踪程序。

    continue [ignore-count]
    c [ignore-count]
    fg [ignore-count]
    恢复程序运行,直到程序结束,或是下一个断点到来。ignore-count表示忽略其后的断点次数。continue,c,fg三个命令都是一样的意思。


    step <count>
    单步跟踪,如果有函数调用,他会进入该函数。进入函数的前提是,此函数被编译有debug信息。很像VC等工具中的step in。后面可以加count也可以不加,不加表示一条条地执行,加表示执行后面的count条指令,然后再停住。

    next <count>
    同样单步跟踪,如果有函数调用,他不会进入该函数。很像VC等工具中的step over。后面可以加count也可以不加,不加表示一条条地执行,加表示执行后面的count条指令,然后再停住。

    set step-mode
    set step-mode on
    打开step-mode模式,于是,在进行单步跟踪时,程序不会因为没有debug信息而不停住。这个参数有很利于查看机器码。

    set step-mod off
    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 或 u
    当你厌倦了在一个循环体内单步跟踪时,这个命令可以运行程序直到退出循环体。

    stepi 或 si
    nexti 或 ni
    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。

    九、信号(Signals)

    信号是一种软中断,是一种处理异步事件的方法。一般来说,操作系统都支持许多信号。尤其是UNIX,比较重要应用程序一般都会处理信号。UNIX定义了许多信号,比如SIGINT表示中断字符信号,也就是Ctrl+C的信号,SIGBUS表示硬件故障的信号;SIGCHLD表示子进程状态改变信号;SIGKILL表示终止程序运行的信号,等等。信号量编程是UNIX下非常重要的一种技术。

    GDB有能力在你调试程序的时候处理任何一种信号,你可以告诉GDB需要处理哪一种信号。你可以要求GDB收到你所指定的信号时,马上停住正在运行的程序,以供你进行调试。你可以用GDB的handle命令来完成这一功能。

    handle <signal> <keywords...>
    在GDB中定义一个信号处理。信号<signal>可以以SIG开头或不以SIG开头,可以用定义一个要处理信号的范围(如:SIGIO-SIGKILL,表示处理从SIGIO信号到SIGKILL的信号,其中包括SIGIO,SIGIOT,SIGKILL三个信号),也可以使用关键字all来标明要处理所有的信号。一旦被调试的程序接收到信号,运行程序马上会被GDB停住,以供调试。其<keywords>可以是以下几种关键字的一个或多个。

    nostop
    当被调试的程序收到信号时,GDB不会停住程序的运行,但会打出消息告诉你收到这种信号。
    stop
    当被调试的程序收到信号时,GDB会停住你的程序。
    print
    当被调试的程序收到信号时,GDB会显示出一条信息。
    noprint
    当被调试的程序收到信号时,GDB不会告诉你收到信号的信息。
    pass
    noignore
    当被调试的程序收到信号时,GDB不处理信号。这表示,GDB会把这个信号交给被调试程序会处理。
    nopass
    ignore
    当被调试的程序收到信号时,GDB不会让被调试程序来处理这个信号。


    info signals
    info handle
    查看有哪些信号在被GDB检测中。


    十、线程(Thread Stops)

    如果你程序是多线程的话,你可以定义你的断点是否在所有的线程上,或是在某个特定的线程。GDB很容易帮你完成这一工作。

    break <linespec> thread <threadno>
    break <linespec> thread <threadno> if ...
    linespec指定了断点设置在的源程序的行号。threadno指定了线程的ID,注意,这个ID是GDB分配的,你可以通过“info threads”命令来查看正在运行程序中的线程信息。如果你不指定thread <threadno>则表示你的断点设在所有线程上面。你还可以为某线程指定断点条件。如:

    (gdb) break frik.c:13 thread 28 if bartab > lim

    当你的程序被GDB停住时,所有的运行线程都会被停住。这方便你你查看运行程序的总体情况。而在你恢复程序运行时,所有的线程也会被恢复运行。那怕是主进程在被单步调试时。

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