在_Linux_中如何使用_gdb_调试_C_程序

摘要：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。

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-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Ubuntu14.04LTS中测试过。教程中的示例代码都是C语言写的；使用的shell为bash（4.3.11）；GDB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。

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。

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：



sudoapt-getinstallgdb

在其他发行版上的安装方法，请看这里。

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[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在该行暂停程序的执行。

接着，为了启动你的程序，你必须输入执行以下gdb命令：



run

在这里，值得一提的是，如果你的程序需要一些命令行参数，那么你可以在这里指定这些参数。例如：



run[参数]

GDB提供了很多有用的命令，在调试的时候总是能派的上用场。我们将在下一节讨论其中一部分命令。

GDB调试器用例

现在我们对GDB及其用法有了基本的概念。因此，让我们举例来应用所学的知识。这是一段示例代码：



#include<stdio.h>

intmain()

{

intout=0,tot=0,cnt=0;

intval[]={5,54,76,91,35,27,45,15,99,0};

while(cnt<10)

{

out=val[cnt];

tot=tot+0xffffffff/out;

cnt++;

}

printf("\nTotal=[%d]\n",tot);

return0;

}

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：



$./gdb-test

Floatingpointexception(coredumped)

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-Wallgdb-test.c-ogdb-test

接着，让我们运行GDB调试器并指定要调试的可执行程序。命令如下：



gdb./gdb-test

现在，我刚才得到的错误是Floatingpointexception，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)&;break11

注意(gdb)是调试器的提示信息，我只输入了break11命令。

现在，让GDB开始运行程序：

run

当断点第一次被命中时，GDB显示如下输出：

Breakpoint1,main()atgdb-test.c:11
11tot=tot+0xffffffff/out;
(gdb)

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)printout

$1=5

(gdb)

如上所示，值5被打印出来了。这个时候一切都还是正常的。让调试器继续执行程序直到命中下一个断点，可以通过使用c命令来完成：



c

重复上述操作，直到out值变为0时。



...

...

...

Breakpoint1,main()atgdb-test.c:11

11tot=tot+0xffffffff/out;

(gdb)printout

$2=99

(gdb)c

Continuing.

Breakpoint1,main()atgdb-test.c:11

11tot=tot+0xffffffff/out;

(gdb)printout

$3=0

(gdb)

现在，为了进一步确认问题，我使用GDB的s（或step）命令代替c命令。因为，我只想让当前程序在第11行之后暂停，再一步步执行，看看这个时候是否会发生崩溃。

以下是执行之后输出信息：



(gdb)s

ProgramreceivedsignalSIGFPE,Arithmeticexception.

0x080484aainmain()atgdb-test.c:11

11tot=tot+0xffffffff/out;

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

ProgramterminatedwithsignalSIGFPE,Arithmeticexception.

Theprogramnolongerexists.

通过这种方式，你就可以使用GDB调试你的程序。

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。

原文发布时间为：2017-02-04

本文来自云栖社区合作伙伴“Linux中国”

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