gdb 基本操作

gdb

相信大家或多或少已经接触过 IDE 中集成的调试工具。今天介绍一款接近命令行、灵活强大的调试工具 gdb(GNU debugger)， 它是由 GNU 提供的软件调试工具，提供了 TUI 界面，用好 gdb 可以极大提高我们定位问题的速度。这里推荐一个 GDB QUICK REFERENCE 方便查阅命令。

开启调试

这部分不详述，网上相关信息已经很多。

gdb attach pid

// start gdb
aarch64-linux-gnu-gdb

// load symbol
(gdb) file xxx.elf

// attach to the remote target
(gdb) target remote :portnum

// playground
...

栈信息

• bt backtrace
  bt ， n 是一个正整数，表示只打印栈顶上算起 n 层的栈信息。也就是从最后的被调函数开始，从后往前打印 n 层。
  bt <-n>，-n 是一个负整数，表示只打印栈底下算起 n 层的栈信息。也就是从最先的 caller 开始，从前往后打印 n 层。

• f frame
  f ，查看当前栈层的信息，可以用 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。

#0  __test_MATH_NEON () at math/test_math_neon.c:76
76        {
    
    

• 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。

(gdb) info f
Stack level 0, frame at 0x5cc8324ea0:
 pc = 0x4500b0 in __test_MATH_NEON (math/test_math_neon.c:76); saved pc = 0x44f4dc
 called by frame at 0x5cc8324ec0
 source language c.
 Arglist at 0x5cc8324ea0, args:
 Locals at 0x5cc8324ea0, Previous frame's sp is 0x5cc8324ea0

• info args，打印出当前函数的参数名及其值。
• info locals，打印出当前函数中局部变量及其值。
• up 表示栈帧向调用栈的上面移动 n 层，可以不打 n，表示向上移动一层。
• down 表示栈帧向调用栈的下面移动 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。如果不想让其打出这些信息。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。

源码显示

• list
  一般是打印当前行的上 5 行和后 4 行，如果显示函数是是上 2 行后 8 行，默认总共 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。

// 查看当前的设置值
show listsize
// 设置新值
set listsize

// 已 offset 为中心，前后显示 5 行
list <+offset>
list <-offset>

源码搜索

• forward-search，向前面搜索。
• reverse-search，全部搜索。
• show directories，显示定义了的源文件搜索路径。

源码内存

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

• disassemble funcname
  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。

运行时数据显示

• p <variable>, print
• p/<format> <variable>, i.e., p /x a, 16进制显示变量 a 的值
• p <file>::<variable>, 显示某个文件的某个变量
• p <function>::<variable>, 显示某个函数的某个变量

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，如果对应了某个变量的话，同时会显示变量名。
c 按字符格式显示变量。
f 按浮点数格式显示变量。

查看数据类型

# can veiw function prototype
(gdb) whatis variable
(gdb) ptype foo

查看数组

int *array = (int *) malloc(len * sizeof (int));
可以用该命令显示出这个动态数组的取值：p *array@len
@ 左边是内存起始地址，@ 右边是想查看内存的长度。

查看内存

可使用 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/nfu address
n: number of memory block
f: format letter
u: size letter

上述命令会从指定的内存地址开始，读写 n 个 u 指定格式的数据，并使用 f 指定的格式显示出来。

• n 是一个正整数，表示显示的内存单元个数。
• f 表示显示的格式 format，参见上面。如果地址所指的是字符串，那么格式可以是 s，如果是指令地址，那么格式可以是 i。
• u 表示一个地址单位的长度。u 参数可以用下面的字符来代替，b 表示单字节，h 表示半字，即双字节，w 表示四字节，g(giant) 表示八字节。默认为 8 字节，即 g。

(gdb) x/i $pc
=> 0x45003c <add_float_neon1+20>:       ldr     q3, [x0, #32]

因此如果想按单字节的方式读取 buffer 地址开始的 8 个字节的数据，并按16进制显示，可以使用 x/8xb buffer 。

查看寄存器

• info registers 查看通用寄存器的情况。
• info all-registers 查看所有寄存器的情况。包括浮点寄存器
• info registers 查看所指定的寄存器组的情况。

(gdb) maint print reggroups
 Group      Type
 general    user
 float      user
 system     user
 vector     user
 all        user
 save       internal
 restore    internal

显示寄存器的值和变量有些差异，需要加上 $ 符号。如 p $x0。

断点

// break -> b 
break file:line
break funcname

// 条件断点
b xxx if <condition>

// 查看断点
info b

// 禁用断点
disable num
enable num
disable // disable all brk
enable // enable all brk

// 删除断点
d num // delete brk num
d // delete all brk

// continue
c

// suspend
ctrl + c

// step to next
next

// step into
s

// step out
finish / fin

// run until
until / u

变量修改

修改被调试程序运行时的变量值，使用 print 或 set 命令即可完成。print x=4 或者 set x=4。
在某些时候，很有可能你的变量和GDB中的参数冲突，如 width，set width 是 GDB 的命令，所以会出现 “Invalid syntax inexpression” 的错误，此时，你可以使用 set var 命令来告诉GDB width 是程序的变量名，如：set var width=10。

执行流更改

跳转执行

jump <address>
注意，jump命令不会改变当前的程序栈中的内容，所以当从一个函数跳到另一个函数时，返回时进行弹栈操作时必然会发生错误，可能结果还非常奇怪，所以最好是同一个函数中进行跳转。

当然也可以使用 set $pc 来更改跳转执行的地址。如：set $pc = 0x485

call <...>
表达式中可以是函数，以此达到强制调用函数的目的。如果有返回值则显示函数的返回值。

print 后面可以跟表达式，也可以用来调用函数。

返回值修改

return
return exp

信号

signal

自动显示

• display
  display/i $pc
$pc 表示指令的地址，/i 则表示输出格式为机器指令码。
  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。
  

• info display
  查看display设置的自动显示的信息。GDB会打出一张表格，报告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。

• display 的控制命令
  undisplay
  delete display
  disable display num
  enable display num

显示选项

• set print address
  set print address on
  show print address
  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。

• set print array
  set print array on
  show print array
  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。

• set print elements
  show print elements
  这个选项主要是设置数组的，如果数组太大，那么就可以指定一个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。默认是200。

• set print null-stop
  show print null-stop
  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。默认为off。

• set print pretty on
  show print pretty on
  如果打开print pretty这个选项，那么当GDB显示结构体时会比较漂亮。默认off。

• set print sevenbit-strings
  show print sevenbit-strings
  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“\065”。默认 off。

• set print union
  show print union
  设置显示结构体时，是否显式其内的联合体数据。默认 on。

• set print object
  show print object
  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。

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

• set print vtbl
  show print vtbl
  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。默认 off。

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。

GDB环境变量

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。

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
不必 print bar[0]->contents, printbar[1]->contents地输入命令了。
只用敲回车，重复执行上一条语句，完成逐个输出的功能。