gdb调试技巧备忘

时间：2022-06-05 03:32:36

准备工作

为了能让程序更直观的被调试，在编译时应该添加一些选项

  • -g: 添加调试选项
  • -ggdb3: 调试宏定义

启动方式

不带参数

gdb ./a.out

带参数

gdb ./a.out
set args -a -b -c any_argument_you_need  
b main  
run

调试core文件

gdb bin_name core_name

调试正在运行的程序

大致按如下步骤

  1. ps axu | grep bin_name ， 获取进程id
  2. gdb attach pid，启动gdb
  3. b somewhere，设置断点
  4. c，继续运行程序

基本命令

括号里是命令缩写，详细命令介绍见http://www.yolinux.com/TUTORIALS/GDB-Commands.html，这里只列出常用的

命令 描述
查看信息
info break(b) 查看断点
info threads 查看线程
info watchpoints 查看观察点
thread thread-number 进入某个线程
删除信息
delete(d) 删除所有断点，观察点
delete(d) breakpoint-number
delete(d) watchpoint 		删除指定断点，观察点
调试
step(s) 进入函数
next(n) 执行一行
until line-number 执行到指定行
continue(c) 执行到下一个断点/观察点
finish 执行到函数完成
堆栈
backtrace(bt) 打印堆栈
frame(f) number 查看某一帧
up/down 查看上一帧/下一帧
thread apply all bt 打印所有线程堆栈信息
源码
list(l)
list function
查看源码，函数
directory(dir) directory-name 添加源码搜索路径
查看变量
print(p) variable-name 打印变量
p *array-variable@length 打印数组的前length个变量
p/format variable-name
format和printf格式近似
d: 整数
u: 无符号整数
c: 字符
f: 浮点数
x: 十六进制
o: 八进制
t: 二进制
r: raw格式		 按指定格式打印变量，如p/x variable-name代表以十六进制打印变量
x/nfu address
nfu为可选的三个参数
n代表要打印的数据块数量
f为打印的格式，和p/format中一致
u为打印的数据块大小，有如下选择
b/h/w/g： 单/双/四/八字节
默认为4字节		 按指定格式查看内存数据，如x/7xh address
表示从内存地址address开始打印7个双字节，每个双字节以十六进制显示
ptype variable 打印变量数据类型
运行和退出
run(r) 运行程序
quit(q) 退出调试
设置
set print pretty on/off 默认off。格式化结构体的打印
set print element 0 打印完整字符串
set logging file log-file
set logging on/off		 设置日志文件，默认是gdb.txt
打开/关闭日志

case说明

  1. 手动加载源代码
    当我们服务器上调试程序时，由于没有加载源码路径而无法查看代码，此时可以将源码目录拷贝到服务器上，然后在gdb调试时通过dir directory-name命令加载源码，注意，这里的directory-name一般是程序的makefile所在的路径

  2. 打印调试信息到日志文件
    有时候需要对打印的信息进行查找分析，这种操作在gdb界面不太方便，可以将内容打印到日志，然后通过shell脚本处理。先打开日志调试开关set logging on，然后打印你需要的信息，再关闭开关set logging off，这期间打印的信息就会被写入gdb.txt文件，如果不想写入这个文件，可以在打开日志开关前先设置日志文件名set logging file log-file

可视化调试

gdb自带TUI（Text User Interface）模式，详细介绍见https://sourceware.org/gdb/onlinedocs/gdb/TUI.html

基本使用方式如下

  • Ctrl-x a：启动/结束TUI ，启动TUI还可以使用win命令
  • Ctrl-x o：切换激活窗口
  • info win：查看窗口
  • focus next / prev / src / asm / regs / split：激活指定窗口
  • PgUp：在激活窗口上翻
  • PgDown：在激活窗口下翻
  • Up/Down/Left/Right：在激活窗口上移一行/下移一行/左移一列/右移一列
  • layout next / prev：上一个/下一个窗口布局
  • layout src：只展示源码窗口
  • layout asm：只展示汇编窗口
  • layout split：展示源码和汇编窗口
  • layout regs：展示寄存器窗口
  • winheight name +count/-count：调整窗口高度（慎用，可能会让屏幕凌乱）

需要注意的是，在cmd窗口上，原本Up/Down是在历史命令中选择上一条/下一条命令，若想使用该功能，必须先将焦点转移到cmd窗口，即执行focus cmd

TUI的窗口一共有4种，src, cmd, asm, regs， 默认是打开src和cmd窗口，可以通过layout选择不同的窗口布局。最终的效果图是这样的

gdb调试技巧备忘

可以看到上面是代码区(src)，可以查看当前执行的代码和断点信息，当前执行的代码被高亮显示，并且在代码最左边有一个符号>，设置了断点的行最左边的符号是B，下面是命令区（cmd），可以键入gdb调试命令

这样调试的时候执行到哪一行代码就一清二楚了，当然，用gdb调试最关键的还是掌握基本命令，TUI只是一中辅助手段

打印STL和boost数据结构

当我们要查看某种数据结构的变量，如果gdb不认识该数据结构，它会按照p/r variable-name的方式打印数据的原始内容，对于比较复杂的数据结构，比如map类型，我们更关心的是它存储的元素内容，而不是它的数据结构原始内容，还好gdb7.0提供Python接口可以通过实现Python脚本打印特殊的数据结构，已经有一些开源代码提供对boost以及STL数据结构的解析

打印STL数据结构

首先查看系统下是否有/usr/share/gdb/python/libstdcxx目录，如果有，说明gdb已经自带对STL数据类型的解析，如果没有可以自己安装，详细介绍见https://sourceware.org/gdb/wiki/STLSupport，这里简单说明一下

  1. svn co svn://gcc.gnu.org/svn/gcc/trunk/libstdc++-v3/python

  2. 新建~/.gdbinit，键入如下内容

    python
    import sys
    sys.path.insert(0, '/home/maude/gdb_printers/python')
    from libstdcxx.v6.printers import register_libstdcxx_printers
    register_libstdcxx_printers (None)
    end

    其中/home/maude/gdb_printers/python是你实际下载svn代码的路径

打印boost数据结构

souceforge上有现成的boost-gdb-printers，但根据我的试验发现在打印unordered_map等数据结构时会报错，因此我做了一些修改并放在github上https://github.com/handy1989/boost-gdb-printers，经测试在boost的1.55和1.58版本下均可用

下载boost-gdb-printers，找到里面的boost-gdb-printers.py，修改boost.vx_y为实际的版本，并获取文件绝对路径，假设为your_dir/boost-gdb-printers.py，在~/.gdbinit里添加

source your_dir/boost-gdb-printers.py

这时即可打印boost数据结构，我们用以下代码做一个简单的测试

// filename: gdb_test.cpp

#include <stdio.h>
#include <string>
#include <boost/shared_ptr.hpp>
#include <boost/unordered_map.hpp>

using std::map;
using std::string;

struct TestData
{
    int x;
    string y;
};

void break_here()
{
}

int main()
{
    boost::shared_ptr<TestData> shared_x(new TestData());
    shared_x->x = 100;
    shared_x->y = "hello world";

    TestData data1;
    data1.x = 100;
    data1.y = "first";
    TestData data2;
    data2.x = 200;
    data2.y = "second";

    boost::unordered_map<int, TestData> unordered_map_x;
    unordered_map_x[1] = data1;
    unordered_map_x[2] = data2;

    break_here();
    return 0;
}

编译如下

g++ -g gdb_test.cpp -I/your-boost-include-dir

your-boost-include-dir替换为实际的boost头文件所在路径，编写gdb脚本gdb_test.gdb如下

b break_here
r
fin

p/r shared_x
p shared_x

p/r unordered_map_x
p unordered_map_x

q
y

执行gdb ./a.out -x gdb_test.gdb，查看变量的输出如下

gdb调试技巧备忘

$1和$3分别是shared_ptr和unordered_map数据类型的原始打印格式，$2和$4是加载boost-gdb-printers之后的打印格式

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