C/C++生态工具链——GDB调试器

一，GDB简介

GDB全称是GNU symbolic debugger，是Linux平台下最常用的一款调试器。GDB主要用于C/C++开发场景，同时也支持Go、Ada等语言的调试。GDB主要以命令行的形式在shell终端使用，它的一部分底层逻辑借助于ptrace进行实现。GDB的功能很强大，开发者可以在执行时修改函数变量的值以及程序的执行顺序，还可以在程序执行期间查看函数的调用过程、堆栈数据等，也可以利用GDB对代码进行断点调试。

二，两种常见编译模式：Debug模式 & Release模式

Debug模式：

代码在编译时会显示出完整的调试信息以定位问题，编译期间可以查看程序的运行时信息，且编译期间不考虑对代码的执行进行优化。生成的可执行文件执行速度偏慢。

Release模式:

代码在编译时不会显示调试信息，并且编译期间会优化代码的执行。生成的可执行文件执行速度较快。

GDB主要在Debug模式下进行使用。

三，GDB的使用流程

step.1: 开始编译之前，需要配置调试相关的编译命令

a.如果使用gcc/g++编译，需要加入参数“-g"。

b.如果使用cmake编译，需要在CMakeLists.txt中加入：

SET(CMAKE_BUILD_TYPE "Debug")    //选择Debug编译模式
SET(CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG "$ENV{CXXFLAGS} -O0 -Wall -g2 -ggdb")  
SET(CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE "$ENV{CXXFLAGS} -O3 -Wall")

step.2: 编译生成可执行文件以后，利用GDB进入调试模式，常用的方式有如下三种

方式1：gdb [program]

利用gdb在当前目录直接启动可执行程序。

方式2：gdb [program] core

利用gdb同时调试可执行程序和core文件，core是程序非法执行时产生的文件，比如程序core dump后产生的文件。

方式3：gdb [program] [pid]

利用gdb调试服务的一个进程，pid指定了要调试的进程。运行该指令，gdb会以attach的方式进入进程内部开始调试。

step.3: 调试完，退出GDB界面

方式1：在gdb窗口敲下快捷键Ctrl+z

方式2：在gdb窗口输入指令"quit"或"q"

简单使用样例

Demo.cpp：

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
using namespace std;

int findSquare(int a)
{
    return a * a;
}

int main(int n, char** args)
{
    for (int i = 1; i < n; i++)
    {
        int a = atoi(args[i]);
        cout << findSquare(a) << endl;
    }
    return 0;
}

编译 & GDB调试指令：

g++ -g -o demo demo.cpp
gdb ./demo

GDB调试结果：

注：加一个“-tui"参数可以进入GDB的可视化界面，可以很直观地看到自己标注的断点

"gdb ./demo -tui"执行结果：

四，GDB的主要语法

1.查看运行信息的指令

2.调试相关的指令

3.进程和线程调试相关的指令

五，GDB使用案例

1.多线程调试

代码样例：

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

void func(int pid, int ret)
{
    printf("My PID is %d, fork() returned %d\n", pid, ret);

    if (ret)
        printf("We are in the parent process\n");
    else
        printf("We are in the child process\n");
}

int main()
{
    int r = fork();
    func(getpid(), r);
    return 0;
}

调试结果：

查看当前进程：

2.分析程序core dump

a.关于core文件

当执行程序发生core dump时，一般会生成core文件。core文件主要包含了程序运行时的内存、寄存器状态、堆栈指针以及函数堆栈等信息。

b.设置core文件的生成需要使用的命令：

1.不生成core文件:

ulimit -c 0

2.生成不限制大小的core文件：

ulimit -c unlimited

3.检查生成core文件的选项是否打开 :

ulimit -a

运行结果：

代码样例：

#include <stdio.h>
void foo()
{
    int *ptr = 0;
    *ptr = 7;
}

int main()
{
    foo();
    return 0;
}

运行结果(发生了core dump):

有core文件生成：

开始用GDB分析：

调试命令：

gdb demo core

调试结果：

定位到了让程序崩溃的地方："*ptr = 7"

查看堆栈信息

六，参考阅读

https://www.tenouk.com/Module000linuxgcc1.html

https://sourceware.org/gdb/onlinedocs/gdb/index.html#SEC_Contents

https://visualgdb.com/gdbreference/commands/set_follow-fork-mode