Linux生成core文件及gdb调试

Linux下的C程序常常会因为内存访问错误等原因造成segment fault（段错误），此时如果系统core dump功能是打开的，那么将会有内存映像转储到硬盘上来，之后可以用gdb对core文件进行分析，还原系统发生段错误时刻的堆栈情况。这对于我们发现程序bug很有帮助。

使用ulimit -a可以查看系统core文件的大小限制；使用ulimit -c [kbytes]可以设置系统允许生成的core文件大小，例如

[plain] view plain copy

1. ulimit -c 0 不产生core文件  
2. ulimit -c 100 设置core文件最大为100k  
3. ulimit -c unlimited 不限制core文件大小  

先看一段会造成段错误的程序：

[cpp] view plain copy

1. #include <stdio.h>  
2.    
3. int main()  
4. {  
5.     char *ptr="linuxers.cn";  
6.     *ptr=0;  
7. }  

编译运行后结果如下：

[plain] view plain copy

1. [leconte@localhost test]$ gcc -g -o test a.c  
2. [leconte@localhost test]$ ./test  
3. 段错误  

此时并没有产生core文件，接下来使用ulimit -c设置core文件大小为无限制，再执行./test程序，结果如下：

[plain] view plain copy

1. [leconte@localhost ~]$ ulimit -a  
2. core file size          (blocks, -c) 0  
3. .........  
4. [leconte@localhost test]$ ulimit -c unlimited  
5. [leconte@localhost test]$ ulimit -a  
6. core file size          (blocks, -c) unlimited  
7. ..............  
8. [leconte@localhost test]$ ./test  
9. 段错误 (core dumped)  
10. [leconte@localhost test]$ ls -al core.*  
11. -rw------- 1 leconte leconte 139264 01-06 22:31 core.2065  

可见core文件已经生成，接下来可以用gdb分析，查看堆栈情况：

[plain] view plain copy

1. [leconte@localhost test]$ gdb ./test core.2065  
2. GNU gdb Fedora (6.8-27.el5)  
3. Copyright (C) 2008 Free Software Foundation, Inc.  
4. License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>  
5. This is free software: you are free to change and redistribute it.  
6. There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.  Type "show copying"  
7. and "show warranty" for details.  
8. This GDB was configured as "i386-redhat-linux-gnu"...  
9.    
10. warning: exec file is newer than core file.  
11.    
12. warning: Can't read pathname for load map: Input/output error.  
13. Reading symbols from /lib/libc.so.6...done.  
14. Loaded symbols for /lib/libc.so.6  
15. Reading symbols from /lib/ld-linux.so.2...done.  
16. Loaded symbols for /lib/ld-linux.so.2  
17. Core was generated by `./test'.  
18. Program terminated with signal 11, Segmentation fault.  
19. [New process 2065]  
20. #0  0x0804836f in main () at a.c:6  
21. 6           *ptr=0;  

从上述输出可以清楚的看到，段错误出现在a.c的第6行，问题已经清晰地定位到了。

很多系统默认的core文件大小都是0，我们可以通过在shell的启动脚本/etc/bashrc或者~/.bashrc等地方来加入 ulimit -c 命令来指定core文件大小，从而确保core文件能够生成。

除此之外，还可以在/proc/sys/kernel/core_pattern里设置core文件的文件名模板，详情请看core的官方man手册。

当程序被停住了，你需要做的第一件事就是查看程序是在哪里停住的。当你的程序调用了一个函数，函数的地址，函数参数，函数内的局部变量都会被压入“栈”（Stack）中。你可以用GDB命令来查看当前的栈中的信息。

一、gdb 查看堆栈信息
下面是一些查看函数调用栈信息的GDB命令:
1、backtrace、bt

打印当前的函数调用栈的所有信息。如：

(gdb) bt
#0 func (n=250) at tst.c:6
#1 0x08048524 in main (argc=1, argv=0xbffff674) at tst.c:30
#2 0x400409ed in __libc_start_main () from /lib/libc.so.6

从上可以看出函数的调用栈信息：__libc_start_main --> main()--> func()

backtrace <n>
bt <n>
n是一个正整数，表示只打印栈顶上n层的栈信息。

backtrace <-n>
bt <-n>
-n表一个负整数，表示只打印栈底下n层的栈信息。

如果你要查看某一层的信息，你需要在切换当前的栈，一般来说，程序停止时，最顶层的栈就是当前栈，如果你要查看栈下面层的详细信息，首先要做的是切换当前栈。


2、frame、f
n是一个从0开始的整数，是栈中的层编号。比如：frame 0，表示栈顶，frame 1，表示栈的第二层。

查看当前栈层的信息，你可以用以下GDB命令：
frame 或 f

会打印出这些信息：栈的层编号，当前的函数名，函数参数值，函数所在文件及行号，函数执行到的语句。

up
表示向栈的上面移动n层，可以不打n，表示向上移动一层。

down
表示向栈的下面移动n层，可以不打n，表示向下移动一层。
上面的命令，都会打印出移动到的栈层的信息。如果你不想让其打出信息。你可以使用这三个命令：

select-frame 对应于 frame 命令。
up-silently 对应于 up 命令。
down-silently 对应于 down 命令。

3、info frame、info f

这个命令会打印出更为详细的当前栈层的信息，只不过，大多数都是运行时的内存地址。比如：函数地址，调用函数的地址，被调用函数的地址，目前的函数是由什么样的程序语言写成的、函数参数地址及值、局部变量的地址等等。如：

(gdb) info f
Stack level 0, frame at 0xbffff5d4:
eip = 0x804845d in func (tst.c:6); saved eip 0x8048524
called by frame at 0xbffff60c
source language c.
Arglist at 0xbffff5d4, args: n=250
Locals at 0xbffff5d4, Previous frame's sp is 0x0
Saved registers:
ebp at 0xbffff5d4, eip at 0xbffff5d8

4、info args
打印出当前函数的参数名及其值。

5、info locals
打印出当前函数中所有局部变量及其值。

6、info catch

打印出当前的函数中的异常处理信息。

例:

程序“调用堆栈”是当前函数之前的所有已调用函数的列表（包括当前函数）。每个函数及其变量都被分配了一个“帧”，最近调用的函数在 0 号帧中（“底部”帧）。要打印堆栈，发出命令 'bt'（'backtrace' [回溯] 的缩写）:

(gdb) bt
#0  0x80483ea in wib (no1=8, no2=8) at eg1.c:7
#1  0x8048435 in main (argc=1, argv=0xbffff9c4) at eg1.c:21

此结果显示了在 main() 的第 21 行中调用了函数 wib()（只要使用 'list 21' 就能证实这一点），而且 wib() 在 0 号帧中，main() 在 1 号帧中。由于 wib() 在 0 号帧中，那么它就是执行程序时发生算术错误的函数。
实际上，发出 'info locals' 命令时，gdb 会打印出当前帧中的局部变量，缺省情况下，这个帧中的函数就是被中断的函数（0 号帧）。可以使用命令 'frame' 打印当前帧。要查看 main 函数（在 1 号帧中）中的变量，可以发出 'frame 1' 切换到 1 号帧，然后发出 'info locals' 命令：

(gdb) frame 1
#1  0x8048435 in main (argc=1, argv=0xbffff9c4) at eg1.c:21
21          result = wib(value, div);
(gdb) info locals
value = 8
div = 8
result = 4
i = 2
total = 6
   
此信息显示了在第三次执行 "for" 循环时（i 等于 2）发生了错误，此时 "value" 等于 "div"。可以通过如上所示在 'frame' 命令中明确指定号码，或者使用 'up' 命令在堆栈中上移以及 'down' 命令在堆栈中下移来切换帧。要获取有关帧的进一步信息，如它的地址和程序语言，可以使用命令 'info frame'。
gdb 堆栈命令可以在程序执行期间使用，也可以在 core 文件中使用，因此对于复杂的程序，可以在程序运行时跟踪它是如何转到函数的。

二、加载core文件

产生core dump之后， 用gdb进行查看core文件的内容， 以定位文件中激发core dump的行.
gdb [exec file] [core file]
如:
gdb ./test test.core

加载后，可以发出 'info locals'、'print'、'info args' 和 'list' 等 gdb 命令或堆栈命令来查看调试信息。'info variables' 命令将打印出所有程序变量的值，但这要进行很长时间，因为 gdb 将打印 C 库和程序代码中的变量。

三、gdb连接到其它进程
除了调试 core 文件或程序之外，gdb 还可以连接到已经运行的进程（它的程序已经过编译，并加入了调试信息），并中断该进程。只需用希望 gdb 连接的进程标识替换 core 文件名就可以执行此操作。

以下是一个执行循环并睡眠的 示例程序：
eg2 示例代码
------------------------------------------------------------------------

[cpp]  view plain copy

1. #include   
2. int main(int argc, char *argv[])  
3. {  
4.      int i;  
5.      for(i = 0; i < 60; i++)  
6.      {  
7.          sleep(1);  
8.      }  
9. return 0;  
10. }  

------------------------------------------------------------------------

1、编译并运行程序
使用 'gcc -g eg2.c -o eg2' 编译该程序并使用 './eg2 &' 运行该程序。请留意在启动该程序时在背景上打印的进程标识，在本例中是 1283：
------------------------------------------------------------------------
./eg2 &
[3] 1283
------------------------------------------------------------------------

2、发起连接
连接到进程： ‘ gdb [被调试文件] -c [进程号] ' ,也可以不要 -c。
启动 gdb 并指定进程标识，在我举的这个例子中是 'gdb eg2 1283'。gdb 会查找一个叫作 "1283" 的 core 文件。如果没有找到，那么只要进程 1283 正在运行（在本例中可能在 sleep() 中），gdb 就会连接并中断该进程：
------------------------------------------------------------------------
...
/home/seager/gdb/1283: No such file or directory.
Attaching to program: /home/seager/gdb/eg2, Pid 1283
...
0x400a87f1 in __libc_nanosleep () from /lib/libc.so.6
(gdb)
------------------------------------------------------------------------

3、gdb调试( gdb 命令或堆栈命令来查看调试信息)
此时，可以发出所有常用 gdb 命令。可以使用 'backtrace' 来查看当前位置与 main() 的相对关系，以及 mian() 的帧号是什么，然后切换到 main() 所在的帧，查看已经在 "for" 循环中运行了多少次：
------------------------------------------------------------------------
(gdb) backtrace
#0 0x400a87f1 in __libc_nanosleep () from /lib/libc.so.6
#1 0x400a877d in __sleep (seconds=1) at ../sysdeps/unix/sysv/linux/sleep.c:78
#2 0x80483ef in main (argc=1, argv=0xbffff9c4) at eg2.c:7
(gdb) frame 2
#2 0x80483ef in main (argc=1, argv=0xbffff9c4) at eg2.c:7
7 sleep(1);
(gdb) print i
$1 = 50
------------------------------------------------------------------------

4、调试完、断开连接等
detach / kill：输入' detach ' or 'kill'，不需要进程号。
如果已经完成了对程序的修改，可以 'detach' 命令继续执行程序，或者 'kill' 命令杀死进程。
attach：先输入'file eg2'，然后输入'attach 1283'
还可以首先使用 'file eg2' 装入文件，然后发出 'attach 1283' 命令连接到进程标识 1283 下的 eg2。

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