gdb调试多线程多进程程序

gdb的简介和功能：

gdb是GNU开发的一个在Unix，Linux上使用的C/C++和汇编语言程序的调试工具，它主要帮助用户在调试程序时完成以下工作：

• 启动程序，按照用户要求影响程序的运行
• 设置断点，在指定位置停止
• 当程序停止，检查它出现什么问题
• 动态改变程序的执行环境，可以先纠正一个错误，然后再纠正其他错误

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使用gdb

为了发挥gdb的功能，需要在编译源程序时加上-g选项，这样才能够在目标代码加入调试信息。

启动GDB的方法有以下几种：

1、gdb <program> 
   program也就是你的执行文件，一般在当前目录下。

2、gdb <program> core
   用gdb同时调试一个运行程序和core文件，core是程序非法执行后core dump后产生的文件。

3、gdb <program> <PID>
   如果你的程序是一个服务程序，那么你可以指定这个服务程序运行时的进程ID。gdb会自动attach上去，并调试他。program应该在PATH环境变量中搜索得到。

//比如编译一个test.c
gcc -o test test.c -g

对于第二种，如下图：

比如代码如下：

在介绍如何调试多线程，多进程程序之前，我们先了解一些常用gdb命令

l ：（字母l）从第一行开始列出源码
break n :在第n行处设置断点
break func：在函数func()的入口处设置断点
info break： 查看断点信息
r：运行程序
n：单步执行
c：继续运行
p 变量 ：打印变量的值
bt：查看函数堆栈
finish：退出函数
shell 命令行：执行shell命令行
set args 参数:指定运行时的参数
show args：查看设置好的参数
show paths:查看程序运行路径；
set environment varname [=value] 设置环境变量。如：set env USER=hchen；
show environment [varname] 查看环境变量；

clear 行号n：清除第n行的断点
delete 断点号n：删除第n个断点
disable 断点号n：暂停第n个断点
enable 断点号n：开启第n个断点
step：单步调试如果有函数调用，则进入函数；与命令n不同，n是不进入调用的函数的

list ：简记为 l ，其作用就是列出程序的源代码，默认每次显示10行。
list 行号：将显示当前文件以“行号”为中心的前后10行代码，如：list 12
list 函数名：将显示“函数名”所在函数的源代码，如：list main
list ：不带参数，将接着上一次 list 命令的，输出下边的内容。

run：简记为 r ，其作用是运行程序，当遇到断点后，程序会在断点处停止运行，等待用户输入下一步命令。
回车：重复上一条命令。
set args：设置运行程序时的命令行参数，如：set args 33 55
show args：显示命令行参数
continue：简讯为 c ，其作用是继续运行被断点中断的程序。
break：为程序设置断点。
break 行号：在当前文件的“行号”处设置断点，如：break 33
break 函数名：在用户定义的函数“函数名”处设置断点，如：break cb_button
info breakpoints：显示当前程序的断点设置情况

print 表达式：简记为 p ，其中“表达式”可以是任何当前正在被测试程序的有效表达式，比如当前正在调试C语言的程序，那么“表达式”可以是任何C语言的有效表达式，包括数字，变量甚至是函数调用。
print a：将显示整数 a 的值
print name：将显示字符串 name 的值
print gdb_test(a)：将以变量 a 作为参数调用 gdb_test() 函数
bt：显示当前程序的函数调用堆栈。
display 表达式：在单步运行时将非常有用，使用display命令设置一个表达式后，它将在每次单步进行指令后，紧接着输出被设置的表达式及值。如： display a
watch 表达式：设置一个监视点，一旦被监视的“表达式”的值改变，gdb将强行终止正在被调试的程序。如： watch a
kill：将强行终止当前正在调试的程序
help 命令：help 命令将显示“命令”的常用帮助信息
call 函数(参数)：调用“函数”，并传递“参数”，如：call gdb_test(55)
layout：用于分割窗口，可以一边查看代码，一边测试：
quit：简记为 q ，退出gdb

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我们通过调试多线程多进程程序来使用这些命令：

一些命令的学习：GDB中应该知道的几个调试方法

多进程调试

默认设置下，在调试多进程程序时GDB只会调试主进程。但是GDB（>V7.0）支持多进程的分别以及同时调试，换句话说，GDB可以同时调试多个程序。

只需要设置follow-fork-mode和detach-on-fork即可。

follow-fork-mode

选项	含义
child	只跟踪子进程
parent	只跟踪父进程（默认设置）

deatch-on-fork

选项	含义
on	只调试父进程或子进程的其中一个(根据follow-fork-mode来决定)（默认设置）
off	父子进程都在gdb的控制之下，其中一个进程正常调试(根据follow-fork-mode决定),另一个进程会被设置为暂停状态。

在Linux下，我们可以查看或者修改这两者，命令如下：

show follow-fork-mode
show detach-on-fork
set follow-fork-mode [parent|child]
set detach-on-fork [on|off]

下面我们以一个多进程的小程序来学习如何使用gdb调试。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>

void father_process();
void child_process();

int main()
{
    pid_t pid = fork();

if (pid < 0)
    {
fprintf(stderr, "fork failure\n");
exit(-1);
    }
else if (pid > 0)
    {
        father_process();
    }
else
    {
        child_process();
    }
return 0;
}

void father_process()
{
    pid_t pid = getpid();
printf("father pid = %d\n", pid);
printf("hello world\n");
}

void child_process()
{
    pid_t pid = getpid();
printf("child pid = %d\n", pid);
}

我们使用show命令查看默认的调试设置，与我们上面所说的一致。默认只调试父进程以及只调试单进程，我们可以通过上面的set命令修改。

我们设置调试子进程，且父进程暂停。下面开始调试：

1. 设置断点并查看

2. 运行程序,查询正在调试的进程

显示GDB调试的所有inferior，GDB会为他们分配ID。其中带有*的进程是正在调试的inferior。（ GDB将每一个被调试程序的执行状态记录在一个名为inferior的结构中。一般情况下一个inferior对应一个进程，每个不同的inferior有不同的地址空间。inferior有时候会在进程没有启动的时候就存在。）

由于我之前设置设置调试子进程，且父进程暂停，且将断点打各自打在父子进程运行的函数中，因此当子进程一运行就会进入child_ process，执行该函数。如下图，屏幕打印：

child pid = 5294

3.切换调试的进程

使用 inferior <infer number>

4.其他

上面都是必须掌握的调试多进程的指令，必须要熟悉，下面还有一些指令最好也能学习以下：

1. add-inferior [-copies n] [-exec executable]
添加新的调试进程,可以用file executable来分配给inferior可执行文件。增加n个inferior并执行程序为executable。如果不指定n只增加一个inferior。如果不指定executable，则执行程序留空，增加后可使用file命令重新指定执行程序。这时候创建的inferior其关联的进程并没启动。

2. remove-inferiors infno
删除一个infno号的inferior。如果inferior正在运行，则不能删除，所以删除前需要先kill或者detach这个inferior。

3. clone-inferior [-copies n] [infno]
复制n个编号是infno的inferior。如果不指定n的话，就只复制一个inferior。如果不指定infno，则就复制正在调试的inferior。

4. detach inferior
detach掉编号是infno的inferior。注意这个inferior还存在，可以再次用run命令执行它。

5. kill inferior infno
kill掉infno号inferior。注意这个inferior仍然存在，可以再次用run等命令执行它。

多线程调试

在多线程编程时，当我们需要调试时，有时需要控制某些线程停在断点，有些线程继续执行。有时需要控制线程的运行顺序。有时需要中断某个线程，切换到其他线程。这些都可以通过gdb实现。

GDB默认支持调试多线程，跟踪主线程，子线程block在create thread。

多线程调试最常用可能就是下面几个命令：

info thread 查看当前进程的线程。

thread < ID > 切换调试的线程为指定ID的线程。

break file.c:100 thread all 在file.c文件第100行处为所有经过这里的线程设置断点。

set scheduler-locking off|on|step

在使用step或者continue命令调试当前被调试线程的时候，其他线程也是同时执行的，怎么只让被调试程序执行呢？通过这个命令就可以实现这个需求。

选项	含义
off	不锁定任何线程，也就是所有线程都执行，这是默认值。
on	只有当前被调试程序会执行。
step	在单步的时候，除了next过一个函数的情况(熟悉情况的人可能知道，这其实是一个设置断点然后continue的行为)以外，只有当前线程会执行。

我们以一个简单的多线程程序来学习gdb调试。

/*************************************************************************
 > File Name: thread.c
 > Author: xuyang
 > Mail: [e-mail] 
 > Created Time: 2017-06-15 17:32:16
************************************************************************/

#include<stdio.h>
#include<pthread.h>

void* thread1(void* arg)
{
 printf("thread1, tid is %lu\n", pthread_self());
 return NULL;
}

void* thread2(void* arg)
{
 printf("thread2, tid is %lu\n", pthread_self());
 return NULL;
}

int main()
{
 pthread_t tid1, tid2;
 pthread_create(&tid1, NULL, thread1, NULL);
 pthread_create(&tid2, NULL, thread2, NULL);

 pthread_join(tid1, NULL);
 pthread_join(tid2, NULL);
 return 0;
}

打断点，然后运行到断点处。由于还没有创建新线程，用info threads查看此时只有一个主线程。