摘要
關於調試 Linux 代碼的有用技巧(2004-03-02 10:31:01)
By 泛舟, 出處：http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/tips/l-gdb/index2.sHtml
就調試本機可執行文件（即不是 Java* 或 perl 等）而言，使用 gdb 就對了。gdb 可用於源代碼級調試，以及跟蹤沒有源代碼的程序或檢查某個終止的程序留下的核心文件。遺憾的是，當您從來沒有使用過它，或者已經有一段時間沒有使用它時，使用它來做這些工作可能很困難。圖 1 展示了使用 gdb 來進行調試所需的每個命令。
Command Description
file load program
b set breakpoint
r run
c continue
s step (line)
si step (machine instrUCtion)
n next (step over function call)
finish run until function returns
i r show all registers
i r show specific register
l list source
p display value
set args set command line arguments
圖 1
要將 gdb 用作源代碼級調試器，請確保在包括調試符號的情況下編譯程序；這就是 gcc 的 -g 選項。對於啟動 gdb，您可以通過輸入 gdb programname（此例中是 gdb simple），或者通過單獨運行 gdb 本身並使用 file 命令加載可執行文件來達到目的。
要設置基本的斷點，您可以在某個函數名稱或行號上中斷。例如，b 27 將在當前文件的第 27 行上設置了一個斷點。有兩種使用函數名稱的方式：b main 在函數 main 中的第一行可執行代碼上中斷，b *main 在 main 的入口地址上設置一個斷點（如果打算單步調試函數的每條指令，這樣是很有用的）。
一旦設置了第一個斷點，可使用 run 或 r 來啟動程序並運行到第一個斷點。還可以不帶任何斷點運行程序，如果您不知道程序是在何處崩潰的，這樣將很有幫助。當您命中一個斷點 c 或 continue 時，程序將恢復執行，直至命中下一個斷點。
step“單步”調試源代碼行。Step instruction (si) 單步調試機器代碼行（當您單步調試優化過的代碼時，si 指令可能特別有用，這將在後面介紹）。 next 工作起來就像 step，但是它不跟蹤進入函數調用（如果的確錯誤地跟蹤進入了函數調用，可使用 finish 來完成該函數，然後在它返回的地方中斷）。
單獨的 info register（i r）本身顯示所有寄存器的值（浮點值除外），不過您可以指定一個寄存器名稱。在 31 位系統上，通用寄存器被命名為 gpr0、gpr1、gpr2，等等；在 64 位系統上，它們被命名為 r0、r1、r2，等等。浮點寄存器遵循相同的命名約定：在 31 位系統上是 fpr0、fpr1、fpr2，等等；在 64 位系統上是 f0、f1、f2，等等。
“l”列出程序當前停止位置周圍的源代碼。您還可以指定開始列出代碼的行號或要列出的函數名稱。print 允許您打印程序中任何變量的值。 print 的一個最好的優點在於，它會為您取出一個結構中的所有值，或允許您直接引用該結構的一部分：
Breakpoint 1, main () at simple.c:30
30 boink.boik = &r1;
(gdb) print boink
$3 = {boik = 0x0}
(gdb) print boink.boik
$4 = (int *) 0x0
最後，set args 為程序設置命令行參數。您也可以在執行 run 時指定命令行參數，但是 set args 將使參數在 run 的多次執行中都有效。
gdb Post Mortem
當程序意外地終止時，內核會嘗試產生一個核心文件，以圖判斷發生了什麼錯誤。然而，核心文件通常不是在默認設置值下產生的。這可以使用 ulimit 命令來改變。ulimit -c unlimited 幫助確保您獲得應用程序的完整核心文件。
雖然核心文件當前僅提供多線程應用程序中的有限的值，不過 2.5 版的開發內核已開始處理這個問題。預計 2.6 版的內核中會提供一些理想的線程改進。
Command Description
file load program
core load core file
BT back trace
where same as back trace
i f frame information
up move up stack
down move down stack
frame jump to frame
disassem display function's machine code
i locals display local variable values
圖 2
圖 2 突出顯示了一系列便利的 post mortem 命令。
(gdb) file simple
Reading symbols from simple...done.
(gdb) core core
Core was generated by `./simple'.
Program terminated with signal 11, Segmentation fault.
Reading symbols from /lib/libc.so.6...done.
Loaded symbols for /lib/libc.so.6
Reading symbols from /lib/ld.so.1...done.
Loaded symbols for /lib/ld.so.1
#0 0x400ab738 in memcpy () from /lib/libc.so.6
(gdb) where
#0 0x400ab738 in memcpy () from /lib/libc.so.6
#1 0x40066e in main () at simple.c:34
#2 0x40041eb8 in __libc_start_main () from /lib/libc.so.6
#3 0x4004ac in _start ()
(gdb) i f
Stack level 0, frame at 0x7ffff7a0:
pswa = 0x400ab738 in memcpy; saved pswa 0x0
(FRAMELESS), called by frame at 0x7ffff7a0
Arglist at 0x7ffff7a0, args:
Locals at 0x7ffff7a0, Previous frame's sp is 0x0
(gdb) up
#1 0x40066e in main () at simple.c:34
34 memcpy (doink.boik, boink.boik, sizeof(boink.boik));
(gdb) i locals
doink = {boik = 0x4019a0}
boink = {boik = 0x0}
(gdb) ptype boink.boik
type = int *
(gdb) print *boink.boik
Cannot Access memory at address 0x0
(gdb) print *doink.boik
$1 = 4
圖 3
圖 3 簡要顯示了一個核心程序的完整運行過程。同樣，我們使用了 simple 程序。 但不是手動加載程序和核心文件，而是從命令行調入：
gdb simple core
在加載符號之後，gdb 將指出程序在何處終止。注意當前幀 #0 包含前一節中計算的地址。gdb 將在 31 位系統上截去高位，僅顯示指令地址。 還要注意幀 #1 包含 gpr14 中的返回地址。
接著往下看，i f 提供了關於當前堆棧幀的信息。在堆棧幀中往上移到 main，這就是我們離開該幀的地方（即調用 memcpy 的地方）。簡單的 i locals 提供了傳遞給 memcpy 的變量的值，其中一個變量 boink.boik 的值為 0x0。使用 ptype 來檢查變量類型，這樣將確認它是一個整型指針，並且如果目的是為了拷貝內容到其中，它就不應該是 0x0。最後一個選項是使用 print，通過一個星號（*）來解除指針引用，以便接收值。
處理優化過的代碼
先前，我曾提到當您在源代碼級調試優化過的代碼時，gdb 可能變得有點棘手。編譯器優化一些代碼的執行順序以最大化性能。圖 4 顯示了這樣一個例子。您可以看到行號如何從 32 切換到 30 然後又切換回 32。
(gdb) break main
Breakpoint 1 at 0x800007a8: file simple.c, line 32.
(gdb) r
Starting program: /home/grundym/foo/simple
Breakpoint 1, main () at simple.c:32
32 do_one_thing(&doink);
(gdb) s
30 doink.boik = &r1;
(gdb)
32 do_one_thing(&doink);
(gdb)
do_one_thing (pnum_times=0x1fffffff690) at simple.c:47
47 for (i = 0; i < 4; i++) {
圖 4
如何處理這種情況呢？使用 si 和 ni（next instruction；它類似 si，但是會跳過子例程調用）將非常有幫助。 在這個層次上，很好理解 zArchitecture 是有所幫助的。
(gdb) break *main
Breakpoint 1 at 0x80000794: file simple.c, line 27.
(gdb) display /i $pswa
(gdb) r
Starting program: /home/grundym/foo/simple
Breakpoint 1, main () at simple.c:27
27 {
1: x/i $pswa 0x80000794 : EB AF F0 50 00 24 stmg %r10,%r15,80(%r15)
(gdb) si
0x8000079a 27 {
1: x/i $pswa 0x8000079a : B9 04 00 1F lgr %r1,%r15
(gdb)
0x8000079e 27 {
1: x/i $pswa 0x8000079e : A7 FB FF 58 aghi %r15,-168
(gdb)
0x800007a2 in main () at simple.c:27
27 {
1: x/i $pswa 0x800007a2 : E3 10 F0 00 00 24 stg %r1,0(%r15)
(gdb)
32 do_one_thing(&doink);
1: x/i $pswa 0x800007a8 : 41 C0 F0 A0 la %r12,160(%r15)
(gdb)
30 doink.boik = &r1;
1: x/i $pswa 0x800007ac : C0 10 00 00 08 C2 larl %r1,0x80001930
(gdb)
0x800007b2 30 doink.boik = &r1;
1: x/i $pswa 0x800007b2 : E3 10 F0 A0 00 24 stg %r1,160(%r15)
(gdb)