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在Linux中用gdb調試GCC程序

Linux 包含了一個叫 gdb 的 GNU 調試程序. gdb 是一個用來調試 C 和 C++ 程序的強力調試器. 它使你能在程序運行時觀察程序的內部結構和內存的使用情況. 以下是 gdb 所提供的一些功能:

它使你能監視你程序中變量的值.
它使你能設置斷點以使程序在指定的代碼行上停止執行.
它使你能一行行的執行你的代碼.

在命令行上鍵入 gdb 並按回車鍵就可以運行 gdb 了, 如果一切正常的話, gdb 將被啟動並且你將在屏幕上看到類似的內容:
GDB is free software and you are welcome to distribute copies of it

under certain conditions; type "show copying" to see the conditions.

There is absolutely no warranty for GDB; type "show warranty" for details.

(gdb)

當你啟動 gdb 後, 你能在命令行上指定很多的選項. 你也可以以下面的方式來運行 gdb :

gdb

當你用這種方式運行 gdb , 你能直接指定想要調試的程序. 這將告訴gdb 裝入名為 fname 的可執行文件. 你也可以用 gdb 去檢查一個因程序異常終止而產生的 core 文件, 或者與一個正在運行的程序相連. 你可以參考 gdb 指南頁或在命令行上鍵入 gdb -h 得到一個有關這些選項的說明的簡單列表.

為調試編譯代碼(Compiling Code for Debugging)

為了使 gdb 正常工作, 你必須使你的程序在編譯時包含調試信息. 調試信息包含你程序裡的每個變量的類型和在可執行文件裡的地址映射以及源代碼的行號. gdb 利用這些信息使源代碼和機器碼相關聯.

在編譯時用 -g 選項打開調試選項.

gdb 基本命令

gdb 支持很多的命令使你能實現不同的功能. 這些命令從簡單的文件裝入到允許你檢查所調用的堆棧內容的復雜命令, 表27.1列出了你在用 gdb 調試時會用到的一些命令. 想了解 gdb 的詳細使用請參考 gdb 的指南頁.

表 27.1. 基本 gdb 命令.

命令: 描述
file 裝入想要調試的可執行文件.
kill 終止正在調試的程序.
list 列出產生執行文件的源代碼的一部分.
next 執行一行源代碼但不進入函數內部.
step 執行一行源代碼而且進入函數內部.
run 執行當前被調試的程序
quit 終止 gdb
watch 使你能監視一個變量的值而不管它何時被改變.
break 在代碼裡設置斷點, 這將使程序執行到這裡時被掛起.
make 使你能不退出 gdb 就可以重新產生可執行文件.
shell 使你能不離開 gdb 就執行 UNIX shell 命令.

gdb 支持很多與 UNIX shell 程序一樣的命令編輯特征. 你能象在 bash 或 tcsh裡那樣按 Tab 鍵讓 gdb 幫你補齊一個唯一的命令, 如果不唯一的話 gdb 會列出所有匹配的命令. 你也能用光標鍵上下翻動歷史命令.

gdb 應用舉例

本節用一個實例教你一步步的用 gdb 調試程序. 被調試的程序相當的簡單, 但它展示了 gdb 的典型應用.

下面列出了將被調試的程序. 這個程序被稱為 greeting , 它顯示一個簡單的問候, 再用反序將它列出.

#include
main ()
{
char my_string[] = "hello there";
my_print (my_string);
my_print2 (my_string);
}
void my_print (char *string)
{
printf ("The string is %s\n", string);
}
void my_print2 (char *string)
{
char *string2;
int size, i;
size = strlen (string);
string2 = (char *) malloc (size + 1);
for (i = 0; i < size; i++)
string2[size - i] = string[i];
string2[size+1] = `\0';
printf ("The string printed backward is %s\n", string2);
}

用下面的命令編譯它:

gcc -o test test.c

這個程序執行時顯示如下結果:

The string is hello there

The string printed backward is

輸出的第一行是正確的, 但第二行打印出的東西並不是我們所期望的. 我們所設想的輸出應該是:

The string printed backward is ereht olleh

由於某些原因, my_print2 函數沒有正常工作. 讓我們用 gdb 看看問題究竟出在哪兒, 先鍵入如下命令:

gdb greeting

--------------------------------------------------------------------------------
注意: 記得在編譯 greeting 程序時把調試選項打開.
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如果你在輸入命令時忘了把要調試的程序作為參數傳給 gdb , 你可以在 gdb 提示符下用 file 命令來載入它:

(gdb) file greeting

這個命令將載入 greeting 可執行文件就象你在 gdb 命令行裡裝入它一樣.

這時你能用 gdb 的 run 命令來運行 greeting 了. 當它在 gdb 裡被運行後結果大約會象這樣:

(gdb) run

Starting program: /root/greeting

The string is hello there

The string printed backward is

Program exited with code 041

這個輸出和在 gdb 外面運行的結果一樣. 問題是, 為什麼反序打印沒有工作? 為了找出症結所在, 我們可以在 my_print2 函數的 for 語句後設一個斷點, 具體的做法是在 gdb 提示符下鍵入 list 命令三次, 列出源代碼:
(gdb) list

(gdb) list

--------------------------------------------------------------------------------

技巧: 在 gdb 提示符下按回車健將重復上一個命令.

--------------------------------------------------------------------------------

第一次鍵入 list 命令的輸出如下:

1 #include
2
3 main ()
4 {
5 char my_string[] = "hello there";
6
7 my_print (my_string);
8 my_print2 (my_string);
9 }
10
如果按下回車, gdb 將再執行一次 list 命令, 給出下列輸出:

11 my_print (char *string)
12 {
13 printf ("The string is %s\n", string);
14 }
15
16 my_print2 (char *string)
17 {
18 char *string2;
19 int size, i;
20
再按一次回車將列出 greeting 程序的剩余部分:
21 size = strlen (string);
22 string2 = (char *) malloc (size + 1);
23 for (i = 0; i < size; i++)
24 string2[size - i] = string[i];
25 string2[size+1] = `\0';
26 printf ("The string printed backward is %s\n", string2);
27 }
根據列出的源程序, 你能看到要設斷點的地方在第24行, 在 gdb 命令行提示符下鍵入如下命令設置斷點: