GDB调试器的用法

本文是我在学习Linux GDB调试器的时候所做的笔记，主要记录在使用GDB的时候常用的命令，以便于以后的复习参考，不正确的地方忘高手指教。

GDB是GNU开源组织发布的一个强大的UNIX下的程序调试器，GDB主要可帮助工程师完成下面4个方面的功能

启动程序，可以按照工程师自定义的要求运行程序
让被调试的程序在工程师指定的断点处停住，断点可以是条件表达式
当程序被停住时，可以检查此时程序中所发生事，并追踪上文
动态的改变程序的运行环境

在调试内核金额调试应用程序时使用GDB命令是完全相同的

1、list命令

在GDB中运行list命令（缩写l）可以列出代码，list具体形式如下：

list<linenum>，显示程序第linenum行周围的源程序
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 - ，显示当前行后面的源程序

2、run命令

在GDB中，运行程序使用run命令。在程序运行前，我么可以设置如下4方面的工作环境

程序运行参数：用set args 可指定运行时参数，如set args 10 20 30 40 50 ；用show args命令可以查看设置好的运行参数。
运行环境：用path<dir>可设定程序的运行路径；用how paths可查看程序的运行路径；用set environment varname[=value]可设置环境变量，如set env USER=David；用show environment[varname]可查看环境变量
工作目录：cd<dir>相当于shell的cd命令，pwd可显示当前所在的目录
程序的输入输出：info terminal用于显示程序用到的终端的模式；在GDB总也可以使用重定向控制程序的输出，如run>outfile；用tty命令可以指定输入输出的终端设备，如tty/dev/ttyS1

3、break命令

在GDB中使用break命令来设置断点，设置断点方法如下

break<function> 在进入指定函数时停住，在c++中可以使用class::function或function（type，type）格式来指定函数名
break<linenum> 在指定行号停住
break+offset / break-offset 在当前行号的前面或者后面的offset出停住，offset为自然数
break filename:linenum 在源文件filename的function函数的入口处停住
break*address 在程序运行的内存地址处停住
break break命令没有参数时，表示在下一条指令处停住
break...if<condition> ...可以时上述的break<linenum>、break+offset / break-offset中的参数，condition表示条件，在条件成立时停住。比如在循环体中，可以设置break if i=100，表示当i为100时程序停住。查看断点时，可使用info命令，如info breakpoints[n]、info break[n] （n表示断点号）

4、单步命令

在调试过程中，next命令用于单步执行，类似于VC++中的step over。next的单步不会进入函数的内部，与next对应的step（缩写为s）命令则在单步执行一个函数时，进入其内部，类似于VC++中的step into。单步执行的更复杂用法如下

step<count> 单步跟踪，如果函数有调用，则进入该函数（进入函数的前提时，此函数被编译有debug信息）。step后面不加count表示一条条执行，加count表示执行后面的count条指令，然后停住
next<count> 单步跟踪，如果有函数调用，他不会进入该函数，同理，next后面不加count表示一条条执行，加count表示执行后面的count条指令，然后停住。
set step-mode 。 set step-mode on用于打开step-mode模式，这样，在进行单步跟踪（运行step指令）时，若跨越某没有调试信息的函数，程序的执行则会在该函数的第一条指令处停住，而不会跳过真个函数。这样我们可以查看该函数的机器指令
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、返回值及参数值等信息
until（缩写为u）一直在循环体内执行单步而退不出来是一件令人烦恼的事情，用until命令可以运行程序直到提u出循环体
stepi（缩写为si）和nexti（缩写为ni）stepi和nexti用于单步追踪一条机器指令。比如，一条C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，相反，step和next时C语言级别的命令。另外，运行display/i $pc命令后，单步追踪会在打出程序代码的同时打出机器指令，即汇编代码

5、continue 当程序被停住后，可以使用continue命令（缩写为c）回复程序的运行直到程序的结束，或达到下一个断点，命令格式为：

continue [ignore-count]
c [ignore-count]
fg [ignore-count]

ignore-count 表示忽略其后多少次断点。

6、print命令

在调试程序时，当程序被停住时，可以使用print命令（缩写为p），或是同义命令inspect来查看当前运行数据。print命令格式如下：

print <expr>
print /f <expr>

<expr>是表达式，也是被调试的程序中的表达式，<f>是输出的格式，比如，如果要把表达式按十六进制的格式输出，那么就是/x。在表达式中，有几种GDB所支持的操作符，他们可以用在任何一种语言中，@是一个和数组有关系的操作符，::指定一个在文件或是函数中的变量，{<type>}<addr>表示一个指向内存地址<addr>的类型为type的对象。

当需要查看一段连续的内存空间时，可以使用GDB的@操作符，@左边是第一个内存地址，@的右边是想要查看内存的长度。例如如下动态申请的内存：

int *array = (int*)malloc (len *sizeof(int));

在GDB调试过程中这样显示这个动态数组的值

p *array@len

print的输出格式如下：

x	按照十六进制格式显示变量
d	按照十进制格式显示变量
u	按照十六进制格式显示无符号整型
o	按照八进制格式显示变量
t	按照二进制格式显示变量
a	按照十六机制格式显示变量
c	按照字符格式显示变量
f	按照浮点格式显示变量

我们可以使用display命令设置，当程序停住时，或是单步追踪时，这些变量会自动显示。

如果要修改变量，如x的值，可使用如下命令

print x=4

当用GDB的print查看程序运行数据时，每一个print都会被GDB记录下来。GDB会以$1，$2，$3......这样的方式为每一个print命令编号。我们可以使用这个编号访问以前的表达式，如$1

7、watch命令

watch一般用来观察某个表达式（变量也是一种表达式）的值是否有了变化，如果有变化，马上停止程序的运行。我们有如下几种方法来设置观察点。

watch <expr> 为表达式（变量）expr被读时，停止程序运行
awatch<expr> 当表达式（变量）的值被读或者被写时，停止程序运行
info watchpoints 列出当前所设置的所有观察点

8、examine命令

我们可以使用examine命令（缩写为x）来查看内存地址中的值。examine命令的语法如下所示：

x/<n/f/u> <addr>

<addr>表示一个内存地址。“x/”后的n、f、u都是可选的参数，n是一个正整数，表示显示内存的长度，也就是从当前地址向后显示的哥地址的内容；f表示显示的格式，如果地址所指的是字符串，那么格式可以是s，如果地址是指令地址，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默认的是4个字节。u参数可以被一些字符代替：b表示单字节，h表示双字节，w表示4字节，g表示8字节。当我们指定了字节的长度后，GDB会从指定的内存地址开始，读写指定字节，并把其当作一个值取出来。n、f、u这3个参数可以一起使用，例如命令 x/3uh 0x54320 表示从内存地址0x54320 开始以双字节为1个单位（h）、16进制方式（u）显示3个单位（3）的内存

9、set命令

examine命令用于查询内存，而set命令用于设置内存。它的命令格式是“set *有类型的指针=value” 比如：

对如下函数进行内存地址设置，并查看

   #include <stdio.h>
   #include <stdlib.h>
   
   int main(int argc, char*argv[])
   {
           void *p = malloc(16);
           while(1);
   }

也可以直接使用地址常数：

10、jump命令

一般来说，被调试程序会按照程序代码的运行顺序依次运行，但是GDB也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从而让程序随意跳跃。这个功能可以由jump命令jump<linespec>来指定下一条语句的运行点。<linespec>可以是文件的行号，可以是file:line的格式，也可以是+num这种偏移量格式，表示下一条运行语句从那里开始。

jump <address> 这里的<address>是指代码的内存地址

注意：jump指令不会改变当前程序栈中的内容，如果使用jump从一个函数跳转到另一个函数，当跳转到的函数运行完返回，进行出栈操作时不然会发生错误，这可能会导致意想不到的错误，因此最好只用jump在同一个函数中进行跳转

11、signal命令

使用signal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。于是，可以在程序运行的任意位置处设置断点，并在该断点处用GDB产生一个信号量，这种精确的在某处产生信号的方法非常有利于程序的调试的。signal命令的语法是signal<signal>,UNIX的系统信号量通常为1~15，因此<signal>的取值也在这个范围内

12、return命令

如果在函数中设置了调试断点，在断点后还有语句没有执行完，这时候我们可以使用return命令强制函数忽略还没有执行的语句并返回

return
return <expression>

上述return命令用于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作为函数的返回值

13、call命令

call命令强制调用某函数

call <expr>

表达式可以是函数，以此达到强制调用函数的目的，他会显示函数的返回值（如果函数的返回值不是void）。比如下列程序执行while(1)的时候：

   #include <stdio.h>
   #include <stdlib.h>
   
   int main(int argc, char*argv[])
   {
           void *p = malloc(16);
           while(1);
   }

我们强制要求其执行strcpy()和printf()，执行效果如下：

14、

info命令可以用来在调试时查看寄存器、断点、观察点和信号信息。要查看寄存器的值，可以使用如下命令：

info registers （查看除了浮点寄存器以外的寄存器）
info all-registers （查看所有寄存器，包括浮点寄存器）
info registers <regname ...> （查看指定的寄存器）

查看断点信息，使用如下命令

info break

列出当前所设置的所有观察点，可使用如下命令

info watchpoints

要查看那些信号正在被GDB检测使用如下命令

info signals
info handle

也可以使用info line命令查看源代码在内存中的地址。info line后面可以跟行号、函数名、文件命名:行号、文件名:函数名等多种形式，例如下面的命令会打印出所指定的源代码在运行时的内存地址：

info line test.c:func

15、disassemble命令

disassemble命令用于反汇编，可用它来查看当前执行时的源代码的机器码，实际上只是把目前内存中的指令冲刷出来。

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