gdb调试 入门

程序的调试过程主要有：单步执行，跳入函数，跳出函数，设置断点，设置观察点，查看变量。

man gdb

正确的学习方式， 使用 man gdb: 查看官方文档，

 You can run "gdb" with no arguments or options; but the most usual
       way to start GDB is with one argument or two, specifying an
       executable program as the argument:

               gdb program

       You can also start with both an executable program and a core file
       specified:

               gdb program core

       You can, instead, specify a process ID as a second argument or use
       option "-p", if you want to debug a running process:

               gdb program 1234
               gdb -p 1234

       would attach GDB to process 1234.  With option -p you can omit the
       program filename.

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本文将主要介绍linux下运行。

GDB中的命令很多，但我们只需掌握其中十个左右的命令，就大致可以完成日常的基本的程序调试工作。

每一个命令可以使用， 对应的首字母进行简写，

编译可供GDB 调试的程序

新建test.c 输入以下内容：

#include 
void  f(){
    printf(" f is called \n");
}

int i =1;

int main(){
    f();
    i = 4;
    printf(" Hello world!\n");
}
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要调试C/C++的程序，首先在编译时，要使用gdb调试程序，在使用gcc编译源代码时必须加上“-g”参数。

gcc -g test.c
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保留调试信息，否则不能使用GDB进行调试.

有一种情况，有一个编译好的二进制文件，你不确定是不是带有-g参数，带有GDB调试，这个时候你可以使用如下的命令验证：

gdb  a.out
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如果没有调试信息，则会出现：
Reading symbols from a.out…
(No debugging symbols found in a.out

如果带有调试功能，下面会提示
Reading symbols from a.out……done.

使用命令readelf查看可执行文件是否带有调试功能:

readelf -S main|grep debug
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如果有debug说明有调试功能，如果没有debug。说明没有带有调试功能，则不能被调试。

gdb调试 出现value optimized out解决方法
由于gcc在编译过程中默认使用-O2优化选项，
希望进行单步跟踪调试时，应使用-O0选项。
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> -O0：这个等级（字母“O”后面跟个零）关闭所有优化选项，也是CFLAGS或CXXFLAGS中没有设置-O等级时的默认等级。这样就不会优化代码，这通常不是我们想要的。
-O1：这是最基本的优化等级。编译器会在不花费太多编译时间的同时试图生成更快更小的代码。这些优化是非常基础的，但一般这些任务肯定能顺利完成。
-O2：-O1的进阶。这是推荐的优化等级，除非你有特殊的需求。-O2会比-O1启用多一些标记。设置了-O2后，编译器会试图提高代码性能而不会增大体积和大量占用的编译时间。
-O3：这是最高最危险的优化等级。用这个选项会延长编译代码的时间，并且在使用gcc4.x的系统里不应全局启用。自从3.x版本以来gcc的行为已经有了极大地改变。在3.x，-O3生成的代码也只是比-O2快一点点而已，而gcc4.x中还未必更快。用-O3来编译所有的软件包将产生更大体积更耗内存的二进制文件，大大增加编译失败的机会或不可预知的程序行为（包括错误）。这样做将得不偿失，记住过犹不及。在gcc 4.x.中使用-O3是不推荐的。
-Os：这个等级用来优化代码尺寸。其中启用了-O2中不会增加磁盘空间占用的代码生成选项。这对于磁盘空间极其紧张或者CPU缓存较小的机器非常有用。但也可能产生些许问题，因此软件树中的大部分ebuild都过滤掉这个等级的优化。使用-Os是不推荐的。
正如前面所提到的，-O2是推荐的优化等级。如果编译软件出现错误，请先检查是否启用了-O3。再试试把CFLAGS和CXXFLAGS倒回到较低的等级，如-O1甚或-O0 -g2 -ggdb（用来报告错误和检查可能存在的问题），再重新编译。


-O0 不进行优化处理。
-O 或 -O1 优化生成代码。
-O2 进一步优化。
-O3 比 -O2 更进一步优化，包括 inline 函数。


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1. 基本用法

1. 1 gdb 中运行程序

通过 gdb + 可执行文件 ， 开始调试需要的文件。

gdb  a.out 
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输入，
run :将运行整个程序，
list: 显示原始的代码， 可以输入多次， 直到显示完整的代码。
quit: 退出gdb 模式。

(gdb) run
Starting program: /home/respecting-life/Desktop/os_上交/lab1/a.out 
 f is called 
 Hello world!
[Inferior 1 (process 5403) exited normally]


(gdb) list
1	#include 
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3	void  f(){
4	    printf(" f is called \n");
5	}
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8	int i =1;
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10	int main(){
(gdb) list
11	    f();
12	    i = 4;
13	    printf(" Hello world!\n");
14	}
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1.2 打断点

gdb 中打断点的方式， 有两种

1. 对某个函数打断点。 ``

(gdb) break main
Breakpoint 1 at 0x555555555160: file test.c, line 10.
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2. 指定在某一行处打断点。

(gdb) b  11
Breakpoint 2 at 0x555555555168: file test.c, line 11
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3. 查看断点的信息 info b

(gdb) info b
Num     Type           Disp Enb Address            What
1       breakpoint     keep y   0x0000555555555160 in main at test.c:10
2       breakpoint     keep y   0x0000555555555168 in main at test.c:11
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此时，继续运行run时，将会停在断点处，

4. 移除某个断点， d 1

5. 单步调试 next, n,

6. c: 从一个断点跳到下一个断点处，

1.3 打印变量的值

p : print 的简写，

(gdb) p i
$2 = 4
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打印变量的地址， p &i 加上取地址符，

(gdb) p &i
$3 = (int *) 0x555555558010 <i>
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1.4 进入某一个具体的函数

step: 进入该函数中， 按 s,

1.5 查看函数的调用栈

bt: backtrace ,
查看函数调用栈， 即最先调用的函数，是在最下面。

1.5 设置观察变量

使用print 输出带观察变量的地址，

print p:
p/x : 使用十六进制 显示出来。

(gdb) p &i
$2 = (int *) 0x201010 <i>
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使用 watch 该地址的数值，

(gdb) watch *0x201010
Hardware watchpoint 1: *0x201010
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或者直接watch 该变量：

(gdb) watch num
Hardware watchpoint 2: num
(gdb) n

Hardware watchpoint 2: num

Old value = 0
New value = 1
main (argc=1, argv=0x7fffffffdbc8) at 12.c:5
5           while (num <= 100){
(gdb) 
6                num *= 2;
(gdb) 

Hardware watchpoint 2: num

Old value = 1
New value = 2
main (argc=1, argv=0x7fffffffdbc8) at 12.c:5
5           while (num <= 100){
(gdb) 
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1.6 记录调试的 日志功能；

set logging on : 将每一次的输出保存到另外一个文件中去，

(gdb) set logging on
Copying output to gdb.txt.
(gdb) list

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2. 调试 core 文件 ，与正在运行的程序

上述介绍的是已经生成可执行的二进制文件，

现实情况中，往往需要调试的是出错的文件，

2.1 core 文件的生成

通过 man ulimit 查看， 是对shell 终端 可以获得资源的一种限制，
需要使用 ulimit -a 查看，

 ulimit -a
core file size          (blocks, -c) 0
data seg size           (kbytes, -d) unlimited
scheduling priority             (-e) 0
file size               (blocks, -f) unlimited
pending signals                 (-i) 63296
max locked memory       (kbytes, -l) 65536
max memory size         (kbytes, -m) unlimited
open files                      (-n) 1024
pipe size            (512 bytes, -p) 8
POSIX message queues     (bytes, -q) 819200
real-time priority              (-r) 0
stack size              (kbytes, -s) 8192
cpu time               (seconds, -t) unlimited
max user processes              (-u) 63296
virtual memory          (kbytes, -v) unlimited
file locks                      (-x) unlimited
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使用unlimite -c unlimited 解除 生成 core 文件大小的限制，

ulimit -a
core file size          (blocks, -c) unlimited
data seg size           (kbytes, -d) unlimited
scheduling priority             (-e) 0
file size               (blocks, -f) unlimited
pending signals                 (-i) 63296
max locked memory       (kbytes, -l) 65536
max memory size         (kbytes, -m) unlimited
open files                      (-n) 1024
pipe size            (512 bytes, -p) 8
POSIX message queues     (bytes, -q) 819200
real-time priority              (-r) 0
stack size              (kbytes, -s) 8192
cpu time               (seconds, -t) unlimited
max user processes              (-u) 63296
virtual memory          (kbytes, -v) unlimited
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调试时， 使用 gdb ./a.out core.1234；

gdb + 二进制文件 + core 文件

2.2 源代码的调试图形界面

layout src : 开启调试源代码的模式，
此后， 退出 和开启 该图形界面 按 ctrl + x, 然后 a，

接着按 n 进行 单步调试，

2.3 开启原程序的汇编

layout asm:

汇编的单步： si

2.4 查看所有寄存器的数值

info r: register;