Linux友人帐之调试器--gdb的使用

一、debug和realease版本的区别

区别

debug是给程序员用的版本，添加了调试信息，用于解决软件或程序中出现的问题，realease是发行给客户使用的版本，并未添加调试信息，只需要给客户提供优越的产品使用环境即可，至于是否能够debug调试，这是程序员才应该关心的主要问题。

可以看到debug版本的字节大小是要大于realease版本的，这是因为其中添加了调试信息。

通过指令可以读取可执行程序的二进制构成，显示出具体的二进制软件的内部所形成的特定格式。
值得注意的是：每一个二进制程序不仅仅只是一堆二进制代码，他们内部都是有特定格式的，Linux中形成的可执行程序是elf格式。

 readelf命令

 readelf命令是一个可以读取ELF（Executable and Linkable Format）文件头部信息的Linux命令。ELF文件是一种可执行文件和共享库的标准格式，包含了代码段、数据段、符号表和动态链接信息等。通过readelf命令，用户可以查看这些信息，如ELF文件的类型、入口地址、节区信息、符号表、重定位信息、动态链接信息等。

常用的readelf命令选项包括：

• -a或--all：显示所有信息，默认选项；
• -h或--file-header：显示文件头（包括ELF文件类型、入口地址等）；
• -S或--sections：显示节区信息；
• -s或--symbols：显示符号表信息；
• -r或--relocs：显示重定位信息；
• -d或--dynamic：显示动态链接信息。

下面就是debug中所添加的调试信息，而realease版本是没有这些调试信息的 

 

 

 二、 调试器gdb

3.1gdb介绍

gdb是GNU开源组织发布的一个用于Unix/Linux的程序调试工具。

与其它调试器一样，gdb可以在程序中设置断点、查看变量值，跟踪程序执行的过程。

利用调试器的这些功能可以方便地找出程序中存在的非语法错误。

3.2环境配置

安装

编写一个用于测试的程序test.c 

#include 
 
int get_sum(int n)
{
  int sum = 0, i;
  for (i = 1; i <= n; i++)
    sum += i;
  return sum;
}
 
int main()
{
  int j = 100, res;
  res = get_sum(j);
  printf("1+2+...+%d = %d\n", j, res);
  return 0;
}

编译并运行该程序

gcc -g test.c -o test

需要-g参数

./test

几点注意：

• 默认情况下，gdb无法进行对gcc现在发布的程序进行调试，因为gcc默认生成的软件是realease版本的，没有调试信息，无法被调试器gdb调试，并且gcc是默认动态链接的，如果想静态链接还需要加static选项，所有gcc是有两种默认行为的。
• gcc编译时添加-g选项可以使得gcc发布的程序软件为debug版本，这样就可以通过gdb对程序进行调试

3.3gdb的启动和退出

启动：

1. gdb [程序名]

gdb test

2. gdb --quiet

(gdb)file test

退出

(gdb)quit

3.4gdb常用命令

help命令

 其他命令

显示程序源代码list

list: 输出从上次调用list命令开始向后的10行程序代码

list -: 输出从上次调用list命令处向前10行代码

list n: 输出n行附近的10行代码

list [函数名]: 输出函数附近的10行代码

list n1,n2: 显示第n1行到n2行的代码  

搜索字符串

forward/search [字符串]: 从当前位置向后查找指定的字符串所在的程序行，查找时不包括当前行，可以用list n,n将当前行设置为n

reverse-search [字符串]: 从当前行向前查找第一个匹配的字符串

执行程序

在shell环境下使用gdb test，或在gdb环境下使用file test只是载入了程序，但是程序是没有运行的

运行:

(gdb)run

3.5断点的设置和管理

设置断点

1 以行数设置断点

格式: break n

功能: 当程序运行到指定行时，会暂停执行，指定行的代码不执行

例如：

(gdb)break 15

(gdb)run

2 以函数设置断点

格式: break [函数名]

例如：

(gdb)break get_sum

(gdb)run

3 以条件表达式设置断点

格式: break [行号或函数名] if [条件]

功能: 程序在运行过程中，满足设定条件时，程序在所设置处中断

例如：

(gdb)break 7 if i==99

含义: 当程序执行到第7行时，判断条件i==99是否成立，若成立则中断

4 以条件表达式变化设置断点

格式: watch [条件表达式]

功能: 程序在运行过程中，当满足设定条件时，程序中断

注意：watch必须在程序运行的过程中设置观察点，即运行run之后，并且要保证条件表达式中的变量已经使用过。

例1

(gdb)break 13

(gdb)run

(gdb)watch sum==3

例2

(gdb)break 5

(gdb)run

(gdb)watch sum==3

查看断点

查看当前设置的断点

格式: info breakpoints（ info b）

例如:

(gdb)break 7

(gdb)break 15 if res==5050

(gdb)info breakpoints

管理断点

1. 使中断失效或有效

失效: disable [断点编号]

有效: enable [断点编号]

2. 删除断点

clear [行号]: 删除此行的断点

delete [断点编号]: 删除指定编号的断点， 若有一次删除多个断点，各断点编号以空格分开。

delete: 删除程序中所有的断点

3. 取消断点  d + 断点编号

查看和设置变量的值

当程序执行到中断点暂停时，往往需要查看变量或表达式的值，借此了解程序的执行状态，进而发现问题。

1 print

功能: 打印变量或表达式的值，还可以用来对某个变量进行赋值。

print [变量或表达式]: 打印变量或表达式的值

print [变量]=[值]: 对变量进行赋值 

例如：

(gdb)break 7

(gdb)run

(gdb)print i < n

(gdb)print i

(gdb)print sum

(gdb)print i=200

(gdb)continue

2 whatis

功能: 用于显示某个变量或表达式的数据类型

格式: whatis [变量或表达式]

例如：

(gdb)break 7

(gdb)run

(gdb)whatis i

(gdb)whatis sum

(gdb)whatis sum+0.5

3 set

功能: 给变量赋值

格式: set variable [变量]=[值]

4.临时查看变量或地址的值：p + 变量或地址

控制程序的执行

当程序执行到指定的中断点时，完成相关的debug操作后，可以让程序继续运行

1 continue

程序继续运行，直到下一个断点或运行完毕（运行至下一个断点处：c（continue）)

2 kill

结束当前程序的调试

3 next/step

功能: 一次一条执行程序代码（逐过程：n（next），逐过程：n（next））

区别: next把函数调用当做一条语句来执行；step追踪进入函数，一次一条地执行内部代码。

4.跳转到指定行：until+行号

可以利用until来跳出循环