GDB之指令基础参数

GDB指令基础参数

Author：Onceday date2022年7月29日

漫漫长路，才刚刚开始！

主要参考文档：

• 用GDB调试程序 _CSDN博客 _陈皓

• linux下gdb调试方法与技巧整理-CSDN博客_花开蝶自来

1.引言

使用gcc编译c/c++时，需要使用-g来生成调试信息。

启动gdb有以下几种，program即需要调试的执行文件：

• gdb <program>

• gdb <program> core，配合coredump进行调试。

• gdb <program> <PID>，指定服务程序的运行时的进程ID，gdb会自动attach上去。

启动时可以加入一些常用的参数：

• -s，从指定文件读取符号表

• -se，从指定文件读取符号表信息，并把他用在可执行文件中

• -c，调试时，coredump的core文件

• -d，加入一个源文件的搜索路径，默认搜索路劲是环境变量中PATH所定义的路径

gdb环境之下可以运行shell命令以及make命令：

(gdb) shell ls 
(gdb) make [args]

2. 程序运行时，可设置的环境和变量

2.1 程序运行参数

set设置程序开始运行时的输入参数，show展示目前的参数列表。

(gdb) set args 15 "145" 155 145
(gdb) show args
Argument list ...  is "15 "145" 155 145".

用于main(int,char*)的参数输入。

2.2 运行环境

path设定程序的运行路径，show查看程序的运行路径，set environment 设置环境变量，show environment查看环境变量。

(gdb) path .
Executable and object file path: /home/onceday/new:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin:/snap/bin
(gdb) show path
Executable and object file path: /home/onceday/new:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin:/snap/bin
(gdb) set environment ONCE=day
(gdb) show environment ONCE
ONCE = day

环境变量用于main(argc,argv,env)中的env。

2.3 工作目录

cd切换目录， pwd显示当前目录。

2.4 程序的输入输出

info terminal 显示你程序用到的终端模式

run > outfile 使用重定向控制程序输出

tty /dev/ttyb 可以指写输入输出的终端设备

3.暂停程序

当程序暂停时，可用info program来查看程序信息。

有如下几种暂停方式：

• 断点(Breakpoint)

• 观察点(WatchPoint)

• 捕捉点(CatchPoint)

• 信号(Signals)

• 线程停止(Thread Stops)

可使用c或者continue命令恢复程序运行。

3.1 设置断点

1. break <function>，在进入指定函数时停住， 可以增加类名和类型名

2. break <linenum>，在指定行号停住

3. break +offset /break -offset，在当前行号的前面或后面offset行停住

4. break filename:linenum，在源文件filename的linenum行处停住

5. break filename:function，在源文件filename的function函数的入口处停住

6. break *address，在程序运行的内存地址处停住

7. break ,在下一条指令处停住

8. break ... if <condition>，...表示上述的参数，这个可以在条件成立时停住。

3.2 设置观察点

观察点一般是来观察某个表达式(变量也是一种表达式)的值是否有变化，如果有变化，马上停止程序。

1. watch <expr>，为表达式（变量），设置观察点，一旦表达式值有变化，马上停止程序。

2. rwatch <expr>，当表达式（变量），被读时，停住程序。

3. awatch <expr>，当表达式（变量）的值被读或者写的时候，停住程序。

4. info watchpoints，列出当前所设置了的所有观察点。

3.3 设置捕捉点

可以设置捕捉点来捕捉程序运行时的一些事情，如：载入共享库(动态链接库)或是C++的异常。

catch <event>
catch assert -- Catch failed Ada assertions, when raised.
catch catch -- Catch an exception, when caught.
catch exception -- Catch Ada exceptions, when raised.
catch exec -- Catch calls to exec.
catch fork -- Catch calls to fork.
catch handlers -- Catch Ada exceptions, when handled.
catch load -- Catch loads of shared libraries.
catch rethrow -- Catch an exception, when rethrown.
catch signal -- Catch signals by their names and/or numbers.
catch syscall -- Catch system calls by their names, groups and/or numbers.
catch throw -- Catch an exception, when thrown.
catch unload -- Catch unloads of shared libraries.
catch vfork -- Catch calls to vfork.

4.清除停止点

清除停止点：

1. clear，清除所有的已定义的停止点。

2. clear <[filename:]function>，清除所有设置在函数上的停止点。

3. clear <[filename:]function>，清除所有设置在指定行上的停止点。

4. delete breakpoints，删除指定的断点，breakpoints为断点号。

5. delete range...，删除指定范围内的断点。

6. delete，删除所有断点。

7. disable breakpoints，停止指定的断点。

8. disable range...，停止指定范围内的断点。

9. disable，停止所有断点

10. enable [breakpoints] [range...]，使能断点

11. enable [breakpoints] once range...，使能一次，程序停止后 ，会被GDB自动disable。

12. enable [breakpoints] delete range...，使能一次，程序停止后，会被GDB自动删除。

可以用condition修改断点的停止条件，即满足后面的表达式：

condition <bnum> <expression> #修改断点号bnum的停止条件为expression
condition <bnum>  #清除断点号为bnum的停止条件

比较特殊的维护命令ignore，可以指定程序运行，忽略停止条件几次。

ignore <bnum> <count>

还可以为停止点设定运行命令：

当运行程序被停止住时，可以让其自动运行一些别的命令。

commands [bnum]
... command-list ...
end

实例如下：

break foo if x>0
commands
printf "x is %d/n",x
continue
end

5. 恢复程序运行和单步调试

当程序被停住了，可以用continue命令恢复程序的运行直到程序结束，或者下一个断点的到来。如下三个命令：

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

ignore-count表示忽略其后的断点次数。

单步跟踪step，如果有函数调用，会进入该函数，前提是此函数被编译有debug信息。

step <count> #count表示执行指令的条数，不加则为1

单步跟踪next，如果有函数调用，不会进入该函数。

next <count> #count表示执行指令的条数，不加则为1

可以打开step-mode模式，在进行单步跟踪时，程序不会因为没有debug信息而靠不住。

set step-mode on
set step-mode off 

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和返回值即参数值等信息。

until 或 u 可以在一个循环体内单步跟踪，这个命令可以运行程序直到退出循环体。

stepi或si，nexti或ni:单步跟踪一条机器指令，一条程序代码有可能由数条机器指令完成。

6.信号处理

GDB可以在调试程序的时候处理任何一种信号。当收到指定的信号时，拿上停住正在运行的程序，以供你进行调试。

handle <signal> <keywords ...>

信号可以书写为：SIGIO-SIGKILL。

关键字有以下几种：

• nostop，收到信号时，GDB不会停住，但可以打印出消息。

• stop，当被调试的程序收到信号时，GDB会停住你的程序。

• print，当被调试的程序收到信号时，GDB会显示出一条信息。

• noprint，当被调试的程序收到信号时，GDB不会告诉你收到信号的信息。

• passnoignore，当被调试的程序收到信号时，GDB不处理信号。这表示，GDB会把这个信号交给被调试程序会处理。

• nopassignore，当被调试的程序收到信号时，GDB不会让被调试程序来处理这个信号。

可以使用info signals 、info handle查看有哪些信号在被GDB检测中。

7. 多线程

在多线程上定义断点：

break <linespec> thread <threadno>
break <linespec> thread <threadno> if ...

linespec指定了断点设置在的源程序的行号。threadno指定了线程的ID。

ID由GDB分配的，可以通过“info threads”命令来查看正在运行程序中的线程信息。

如果不指定thread <threadno>，则表示断点设在所有线程上面。

还可以为某线程指定断点条件。如

(gdb) break frik.c:13 thread 28 if bartab > lim

当程序被GDB停住时，所有的运行线程都会被停住。

而在恢复程序运行时，所有的线程也会被恢复运行。那怕是主进程在被单步调试时。

8. 查看栈信息

当程序被停住，可以通过查看栈信息来确认执行情况：

backtrace
bt    #函数调用栈
bt <n> #n是正整数，表示只打印栈顶上n层的栈信息
bt <-n> #-n表示一个负整数，表示只打印栈底下n层的栈信息

查看某一层栈的信息：

frame <n>
f  <n>

n是一个从0开始的整数，是栈中的层编号，比如，frame 0表示栈顶，frame 1表示栈的第二层。

up <n>  #表示向栈的上面移动n层，可以不打n，表示向上移动一层。
down <n> #表示向下移动n层。

以下命令不打印出移动的栈层信息：

select-frame <n> 对应于 frame 命令。
up-silently <n> 对应于 up 命令。
down-silently <n> 对应于 down 命令。

输出当前栈层信息的命令：

• 可以使用info frame或info f打印出更为详细的当前栈层信息。

• info args打印当前函数的参数名及其值。

• info locals打印出当前函数中所有局部变量及其值。

• info catch 打印出当前的函数中的异常处理信息。

9.显示源代码

编译时需要加上-g参数。

list <[function:]linenum>    #显示程序第linenum行的周围的源程序

list <[filename:]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 -            #显示当前行前面的源程序

设置一次显示源代码的行数：

set listsize <count>

show listsize    #查看当前listsize的设置

还有以下的选行显示：

list <first> ，<last>    #显示从first行到last行之间的源代码
list , <last>·        #显示从当前行到last行之间的源代码
list +                #往后显示源代码

9.1 源码搜索

可搭配正则表达式进行源代码搜索：

forward-search <regexp>
search <regexp>    #向前面搜索

reverse-search <regexp>  #全部搜索

9.2 指定源文件的路径

directory <dirname [: dirname2 ....]>
dir <dirname [: dirname2 ....]>


show directories #显示定义了的源文件搜索路径

9.3 查看源代码在内存中的地址

打印出所指定的源码在运行时的内存地址：

info line 行业/函数名/文件名：行号/文件名：函数名

查看源程序的当前执行时的机器码，这个命令会把目前内存中的指令dump出来：

disassemble 函数名....

10. 查看运行时数据

print <expr>
print /<f> <expr>

<expr>是表达式，是你所调试的程序的语言的表达式（GDB可以调试多种编程语言），<f>是输出的格式。

表达式可支持以下几种操作符：

1. ::，指定一个在文件或是在一个函数中的变量。

2. @，一个和数组有关的操作符

3. {<type>} <addr>，表示一个指向内存地址的类型为type的一个对象。

示例如下：

p file::variable
p function::variable
p "f2.c"::x
p *[email protected]  #int *array = (int *) malloc (len * sizeof (int));

静态数组直接print数组名即可输出数组内容。

</f>格式有以下几种：

• x 按十六进制格式显示变量。

• d 按十进制格式显示变量。

• u 按十六进制格式显示无符号整型。

• o 按八进制格式显示变量。

• t 按二进制格式显示变量。

• a 按十六进制格式显示变量。

• c 按字符格式显示变量。

• f 按浮点数格式显示变量。

示例如下：

(gdb) p /f i
$24 = 1.41531145e-43

10.1 使用examine(x)查看内存地址的值

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

可选参数：

• n，是一个正整数，表示显示内存的长度。

• f，表示显示的格式，即上面所展示的。

• u，表示从当前地址往后请求的字节数。默认是4个bytes。以下为预设的几种字符：

  1. b表示单字节

  2. h表示双字节

  3. w表示四字节

  4. g表示八字节

示例：

x/3uh 0x54320

表示从内存地址0x54320读取内容，h表示以双字节为一个单位，3表示三个单位，u表示按十六进制显示。

10.2 自动显示

当程序停住时，这些变量可以自动显示。

display <expr>
display /<fmt> <expr>

示例：

display /i $pc  

$pc是GDB的环境变量，表示着指令的地址，/i 输出汇编指令。

删除自动显示：

undisplay <dnums...>
delete display <dnums...>

<dnums>是需要自动显示的变量的序列号。

使用info display可以观察当前所有的自动显示变量，以及它们的序列号。

使用示例：

delete display 2,3  #同时删除序列号2和3对应的自动显示变量
disable display 2,3  #同时失效序列号2和3对应的自动显示变量
enable display 2-5   #同时使能序列号2-5范围内的所有对应自动显示变量

11.设置显示(print)选项

1.打开地址输出，当程序显示函数信息时，GDB会显出函数的参数地址。系统默认为打开的

set print address on
set print address off

2.打开数组显示，打开后当数组显示时，每个元素占一行，如果不打开的话，每个元素则以逗号分隔。这个选项默认是关闭的。

set print array
set print array on

3.设置数组显示的最大长度以及显示当前print elements的选项信息。

set print elements <number-of-elements>
show print elements

4.当显示字符串时，遇到结束符则停止显示，这个选项默认为off。

set print null-stop <on/off>

5.以漂亮的格式显示结构体等内容。

set print pretty on
set print pretty off

6.设置字符显示，是否按“/nnn”的格式显示

set print sevenbit-strings <on/off>

7.设置显示结构体时，是否显式其内的联合体数据。

set print union <on/off>

8.对象、成员、虚函数等C++类设置

set print object <on/off>   #对对象指针的处理方法

在C++中，如果一个对象指针指向其派生类，如果打开这个选项，GDB会自动按照虚方法调用的规则显示输出，如果关闭这个选项的话，GDB就不管虚函数表了。这个选项默认是off。

set print static-members <on/off>

这个选项表示，当显示一个C++对象中的内容是，是否显示其中的静态数据成员。默认是on。

set print vtbl <on/off>

当此选项打开时，GDB将用比较规整的格式来显示虚函数表时。其默认是关闭的。

11.2 print历史记录

GDB会记录当前运行过程中产生的print记录，并以$1、$2、$3…这样的方式来编号。

那么就可以使用$1这样的方式来重新输入之前的print表达式。

11.3 GDB环境变量

可以在GDB的调试环境中定义自己的变量，用来保存一些调试程序中的运行数据。

使用以下命令即可定义一个GDB变量：

set $foo = *object_ptr

使用以下命令可以查看当前设置的所有的环境变量。

show convenience

环境变量可以和程序变量交互使用：

set $i = 0
print bar[$i++]->contents

11.4 查看寄存器

使用以下命令即可查看寄存器情况(不包括浮点寄存器)：

info registers

以下命令可以包括浮点寄存器：

info all-registers

查看所指定的寄存器的情况：

info registers <regname ...>

也可以使用print命令访问($+寄存器名)：

print $sp

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