【Linux】Linux下的调试器-gdb的使用

我们平常调试C/C++代码大多实在Windows平台下的VS中，在LInux中，我们通常使用gdb来调试代码，虽然我们很少在LInux上对代码进行调试，gdb在实际的使用中用的较少，但我们必须要懂它，以面对各种环境。

本文目的：能够进行基本的掌握单进程程序的调试，即使用VS 2019、VS 2022的基本调试功能，都在Linux上使用gdb实现。

本文会在Linux环境下使用到vim编辑器、make/Makefile、gcc/g++，如果对这三个工具不熟悉，可点击下面的链接，结合本文一起学习。
vim编辑器
make/Makefile
gcc/g++

1.debug和release

在学习Linux下使用gdb调试之前，我们需要掌握以下三个有关debug和release模式的铺垫知识

1. 程序的发布方式有两种，debug模式和release模式

   debug模式：该模式是程序员编写程序和调试代码的模式，该模式下生成的可执行程序含有调试信息体积要大于release模式生成的可执行程序。

   release模式：没有调试信息，对程序做出优化，减小了程序的体积，更适合用户使用。该模式下生成的可执行程序是公司最终要推向市场的，由公司内测试人员测试是否完善，测试通过后推向市场。

   • 注意： debug模式下可以调试，release模式下无法调试。

   下图是VS 2019下，两种模式的选择图，需要那种模式选择那种模式即可
   
   那在Linux下如何进行两个模式的转换呢？

2. Linux下，gcc/g++出来的二进制可执行程序，默认是release模式

   • 即 在Linux下，使用常规的指令生成可执行程序为release模式，无法进行调试

   //常规生成
   gcc -o 可执行文件名 源代码文件
   g++ -o 可执行文件名 源代码文件
   

3. 要使用gdb调试，必须在使用gcc/g++生成二进制程序时，加上-g选项

   gcc -o 可执行文件名 源代码文件 -g
   g++ -o 可执行文件名 源代码文件 -g
   

下面我们在如下test.c文件下编辑测试代码，进行测试

注意： 第7行代码，在for循环内定义变量i，这种写法是在c99中开始支持的，我使用的gcc/g++编辑器不支持这种写法，需要在执行命令后添加-std=c99，

Makefile文件如下：

若不会使用Makefile文件，可直接使用如下两条指令测试

gcc -o MyTest-debug test.c -g -std=c99     //生成debug模式的可执行文件
gcc -o MyTest-release test.c -std=c99     //生成release模式的可执行文件

首先，测试release模式下，是否可以调试

如上图显示，红色框内，表示没有找到调试符号，无法进行调试。

其次，测试debug模式下，是否可以调试

没有显示错误信息，可以正常调试

最后： 观察两个可执行文件的体积，明显debug要大于release

拓展

我们可以使用readlef指令查看两个可执行文件下的信息，如下：

我们可以通过该指令，查看两个文件下的debug信息，如下（grep 指令为查找字符串指令）：

MyTest-debug文件下找到了debug信息，MyTest-release什么都没有。

2.如何使用gdb调试

调试器的核心工作：定位问题

接下来简绍在Linux下如何使用gdb进行调试，该段落为分步骤讲解，将gdb下的命令总结放在了下一段落。
如果大家对gdb并不属性，按步骤操作即可

1. 进入调试

   使用gdb file指令进入调试模式，如下图
   

2. 显示要调试的代码

   • l/list 行号：显示文件源代码，从输入的行号起，向下列出十行。一般我们在开始调试时，从l 1开始查看，接着输入l或Enter键，即可获得上次查找位置往下的代码
     
     注意： 输入gdb的指令后，Enter键就会记录。即，输入指令后，接着输Enter键会重复上面的动作。下面的指令也遵循这个规则。
   • 在刚进入gdb模式后，单独使用l进行查看，显示的代码为随机的
     

3. 设置断点

   • break/b 行号：在某一行设置断点

     如下图，在19行设置断点

     

   • break/b 函数名：在某个函数开头设置断点

     如下图，在addTestTop函数处设置断点

     

     5是addTestTop函数内第一行代码的行号。

   • break/b 文件名:函数名：多文件时，可使用该方法设置断点

   • info break/b：查看断点信息

     

     当程序运行后，会在断点处停下，在次查看断点，会显示在该断点处停下的次数。

     

   注意： 在gdb中断点的序号是增长的，每次使用后会不断增长，直到关闭在开启后，重新从1开始

4. 运行程序

   • r/run：运行程序

     • 有断点的情况，运行到断点处停止
       
     • 无断点的情况，直接运行完

   • 注意： 一次运行是在全部main函数内全部代码运行完后结束，中途遇到断点停下后，进行其他查看指令不会影响此次调试

5. 有断点，运行后，逐语句执行

   • s/step：遇到函数，进入函数内部

     

   注意： 进入其他函数后，会产生调用链，即一个函数调用另一个函数，接着再去调用其他函数。

   可通过bt指令查看

   

6. 有断点，运行后，逐过程运行

   • n/next即遇到函数不进入函数，直接执行下一条指令

   

   • 还记得上面说的按Enter键，执行上次执行的指令吗？如果需要调试的的内容过多，按一次s或n后接着按Enter键即可

7. 删除断点

   • delete/d breakpoints：删除所有断点

     

   • delete/d n：删除序号为n的断点

     

8. 打开和关闭断点

   当我们不想使用一个断点，也不想删除该断点时使用

   • disable breakpoint 断点序号：关闭断点

     

   • enable breakpoint 断点序号：打开断点

     

9. 查看变量

   • p 变量名：这个指令是需要查看的时候输入，不会影响调试，如下我在调试进入addTestTop函数后，执行了几段语句后，查看sum变量的结果，此时sum为6.

     

   • 这样查看的效率太低，我们在VS中使用调试时，是执行一次相对应的变量随之变化，可以直接查看，该方法需要用户自己调用，不方便，我们可以使用以下的方法

10. 跟踪查看变量

    • display 变量名：执行后，该变量在每执行一个语句后，都会显示出来

      

    • 可以显示内置类型、结构体等自定义类型、stl

11. 取消对断点的跟踪

    • undisplay 序号：不想跟踪某变量时使用

      

12. 跳转至指定行

    • until 行号：跳转至X行，在我们上面的代码中有一个循环，我们可以使用该指令跳转出循环
      

13. 将整个函数跑完

    • finash：进入一个函数后执行，只执行该函数，执行完后停下

    

14. 从一个断点，到下一个断点

    • continue/c：直接运行到下一个断点处

      

    • 将util、finish、continue结合后，可实现基本的调试功能

15. 退出gdb

    • q/quit：如果正在调试，会提示是否需要退出

    

3.指令集

gdb binFile 退出： ctrl + d 或 quit/q 调试命令：

• list／l 行号：显示binFile源代码，接着上次的位置往下列，每次列10行。
• list／l 函数名：列出某个函数的源代码。
• r或run：运行程序。
• n 或 next：单条执行。
• s或step：进入函数调用
• break(b) 行号：在某一行设置断点
• break 函数名：在某个函数开头设置断点
• info break ：查看断点信息。
• finish：执行到当前函数返回，然后挺下来等待命令
• print§：打印表达式的值，通过表达式可以修改变量的值或者调用函数
• p 变量：打印变量值。
• set var：修改变量的值
• continue(或c)：从当前位置开始连续而非单步执行程序
• run(或r)：从开始连续而非单步执行程序
• delete breakpoints：删除所有断点
• delete breakpoints n：删除序号为n的断点
• disable breakpoints：禁用断点
• enable breakpoints：启用断点
• info(或i) breakpoints：参看当前设置了哪些断点
• display 变量名：跟踪查看一个变量，每次停下来都显示它的值
• undisplay：取消对先前设置的那些变量的跟踪
• until X行号：跳至X行
• breaktrace(或bt)：查看各级函数调用及参数
• info（i) locals：查看当前栈帧局部变量的值
• quit：退出gdb