PUB:20170116 How to debug C programs in Linux using gdb

@zhb127
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@ -1,25 +1,19 @@
在 Linux 中如何使用 gdb 调试 C 程序
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### 内容介绍
1. [GDB 调试器基础][1]
2. [GDB 调试器用例][2]
3. [总结][3]
无论多么有经验的程序员,开发的任何软件都不可能完全没有 bug。因此排查及修复 bug 成为软件开发周期中最重要的任务之一。有许多办法可以排查 bug测试、代码自审等等但是还有一些专用软件称为调试器可以帮助准确定位问题的所在以便进行修复。
如果你是 C/C++ 程序员,或者使用 Fortran 和 Modula-2 编程语言开发软件,那么你将会很乐意知道有这么一款优秀的调试器 -[GDB][4]- 可以帮你更轻松地调试代码 bug 以及其它问题。在这篇文章中,我们将讨论一下 GDB 调试器的基础知识,包括它提供的一些有用的功能/选项。
如果你是 C/C++ 程序员,或者使用 Fortran 和 Modula-2 编程语言开发软件,那么你将会很乐意知道有这么一款优秀的调试器 - [GDB][4] - 可以帮你更轻松地调试代码 bug 以及其它问题。在这篇文章中,我们将讨论一下 GDB 调试器的基础知识,包括它提供的一些有用的功能/选项。
在我们开始之前,值得一提的是,文章中的所有说明和示例都已经在 Ubuntu 14.04LTS 中测试过。教程中的示例代码都是 C 语言写的;使用的 shell 为 bash4.3.11GDB 版本为 7.7.1。
在我们开始之前,值得一提的是,文章中的所有说明和示例都已经在 Ubuntu 14.04 LTS 中测试过。教程中的示例代码都是 C 语言写的;使用的 shell 为 bash4.3.11GDB 版本为 7.7.1。
### GDB 调试器基础
通俗的讲GDB 可以让你看到程序在执行过程时的内部流程,并帮你明确问题的所在。我们将在下一节通过一个有效的示例来讨论 GDB 调试器的用法,但在此之前,我们先来探讨一些之后对你有帮助的基本要点。
首先,为了能够顺利使用类似 GDB 这样的调试器,你必须以指定的方式编译程序,让编译器产生调试器所需的调试信息。例如,在使用 gcc 编译器(我们将在本教程之后的章节用它来编译 C 程序示例)编译代码的时候,你需要使用 -g 命令行选项。
首先,为了能够顺利使用类似 GDB 这样的调试器,你必须以指定的方式编译程序,让编译器产生调试器所需的调试信息。例如,在使用 gcc 编译器(我们将在本教程之后的章节用它来编译 C 程序示例)编译代码的时候,你需要使用 `-g` 命令行选项。
想要了解 gcc 编译器手册页中关于 -g 命令行选项相关的内容,请看[这里][5]。
想要了解 gcc 编译器手册页中关于 `-g` 命令行选项相关的内容,请看[这里][5]。
下一步,确保在你的系统中已经安装 GDB 调试器。如果没有安装,而且你使用的是基于 Debian 的系统(如 Ubuntu那么你就可以使用以下命令轻松安装该工具
@ -29,15 +23,15 @@ sudo apt-get install gdb
在其他发行版上的安装方法,请看[这里][6]。
现在当你按照上述的方式编译完程序gcc -g 命令行选项),同时也已经安装好 GDB 调试器,那么你就可以使用以下命令让程序在调试模式中运行:
现在,当你按照上述的方式编译完程序(`gcc -g` 命令行选项),同时也已经安装好 GDB 调试器,那么你就可以使用以下命令让程序在调试模式中运行:
```
gdb [prog-executable-name]
gdb [可执行程序的名称]
```
这样做会初始化 GDB 调试器,但你的可执行程序此时还不会被启动。在这个时候你就可以定义调试相关的设置。例如,你可以在特定行或函数中设置一个断点让 GDB 暂停程序的执行。
这样做会初始化 GDB 调试器,但你的可执行程序此时还不会被启动。在这个时候你就可以定义调试相关的设置。例如,你可以在特定行或函数中设置一个断点让 GDB 在该行暂停程序的执行。
接着,为了启动你的程序,你必须执行以下 gdb 命令:
接着,为了启动你的程序,你必须输入执行以下 gdb 命令:
```
run
@ -75,7 +69,7 @@ int main()
}
```
简单说明一下这段代码要做什么事。获取 `val` 数组中每一个值,将其赋值给 `out` 变量,然后将 tot 之前的值与 `0xffffffff/out` 的结果值累加,赋值给 `tot` 变量。
简单说明一下这段代码要做什么事。获取 `val` 数组中每一个值,将其赋值给 `out` 变量,然后将 `tot` 之前的值与 `0xffffffff/out` 的结果值累加,赋值给 `tot` 变量。
这里遇到的问题是,当执行这段代码编译后的可执行程序时,产生以下错误:
@ -84,7 +78,7 @@ $ ./gdb-test 
Floating point exception (core dumped)
```
因此,要调试这段代码,第一步是使用 -g 选项编译程序。命令如下:
因此,要调试这段代码,第一步是使用 `-g` 选项编译程序。命令如下:
```
gcc -g -Wall gdb-test.c -o gdb-test
@ -96,10 +90,10 @@ gcc -g -Wall gdb-test.c -o gdb-test
gdb ./gdb-test 
```
现在,我刚才得到的错误是 `Floating point exception`,大部分人可能已经知道,这是因为 n % x当 x 为 0 时导致的错误。所以,考虑到这一点,我在 11 行代码除法运算的位置处添加了一个断点。如下:
现在,我刚才得到的错误是 `Floating point exception`,大部分人可能已经知道,这是因为 `n % x`,当 x 为 0 时导致的错误。所以,考虑到这一点,我在 11 行代码除法运算的位置处添加了一个断点。如下:
```
(gdb) **break 11**
(gdb) break 11
```
注意 `(gdb)` 是调试器的提示信息,我只输入了 `break 11` 命令。
@ -121,8 +115,8 @@ Breakpoint 1, main () at gdb-test.c:11
正如你所看到的那样,调试器会显示断点所在的行代码。现在,让我们打印出此时 `out` 的值。如下:
```
(gdb)** print out**
**$1 = 5**
(gdb) print out
$1 = 5
(gdb)
```
@ -132,7 +126,7 @@ Breakpoint 1, main () at gdb-test.c:11
c  
```
重复上述操作,直到 `out` 值变为 0 时。
重复上述操作,直到 `out` 值变为 `0` 时。
```
...
@ -164,7 +158,7 @@ Program received signal SIGFPE, Arithmetic exception.
11 tot = tot + 0xffffffff/out;
```
是的,如上高亮输出的内容所示,这就是抛出异常的地方。当我再次尝试运行 `s` 命令时,问题最终也得到了确认:
是的,如上输出的第一行内容所示,这就是抛出异常的地方。当我再次尝试运行 `s` 命令时,问题最终也得到了确认:
```
(gdb) s
@ -177,7 +171,7 @@ The program no longer exists.
### 总结
GDB 提供了很多功能供用户研究和使用,在这里,我们仅仅只介绍了很少一部分内容。通过 GDB 的手册页进一步了解这个工具当你在调试代码的时候尝试使用一下它。GDB 调试器有一定的学习难度,但是它很值得你下功夫学习。
GDB 提供了很多功能供用户研究和使用,在这里,我们仅仅只介绍了很少一部分内容。通过 GDB 的手册页可以进一步了解这个工具当你在调试代码的时候尝试使用一下它。GDB 调试器有一定的学习难度,但是它很值得你下功夫学习。
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