【Linux】Linux下的调试器-gdb的使用

news2024/9/27 7:21:44

我们平常调试C/C++代码大多实在Windows平台下的VS中，在LInux中，我们通常使用gdb来调试代码，虽然我们很少在LInux上对代码进行调试，gdb在实际的使用中用的较少，但我们必须要懂它，以面对各种环境。

本文目的：能够进行基本的掌握单进程程序的调试，即使用VS 2019、VS 2022的基本调试功能，都在Linux上使用gdb实现。

本文会在Linux环境下使用到vim编辑器、make/Makefile、gcc/g++，如果对这三个工具不熟悉，可点击下面的链接，结合本文一起学习。
vim编辑器
make/Makefile
gcc/g++

1.debug和release

在学习Linux下使用gdb调试之前，我们需要掌握以下三个有关debug和release模式的铺垫知识

程序的发布方式有两种，debug模式和release模式

debug模式：该模式是程序员编写程序和调试代码的模式，该模式下生成的可执行程序含有调试信息体积要大于release模式生成的可执行程序。

release模式：没有调试信息，对程序做出优化，减小了程序的体积，更适合用户使用。该模式下生成的可执行程序是公司最终要推向市场的，由公司内测试人员测试是否完善，测试通过后推向市场。
- 注意： debug模式下可以调试，release模式下无法调试。
下图是VS 2019下，两种模式的选择图，需要那种模式选择那种模式即可

那在Linux下如何进行两个模式的转换呢？
Linux下，gcc/g++出来的二进制可执行程序，默认是release模式
- 即在Linux下，使用常规的指令生成可执行程序为release模式，无法进行调试
```
//常规生成
gcc -o 可执行文件名 源代码文件
g++ -o 可执行文件名 源代码文件
```

要使用gdb调试，必须在使用gcc/g++生成二进制程序时，加上-g选项

gcc -o 可执行文件名 源代码文件 -g
g++ -o 可执行文件名 源代码文件 -g

下面我们在如下test.c文件下编辑测试代码，进行测试
在这里插入图片描述
注意： 第7行代码，在for循环内定义变量i，这种写法是在c99中开始支持的，我使用的gcc/g++编辑器不支持这种写法，需要在执行命令后添加-std=c99，

Makefile文件如下：
在这里插入图片描述
若不会使用Makefile文件，可直接使用如下两条指令测试

gcc -o MyTest-debug test.c -g -std=c99     //生成debug模式的可执行文件
gcc -o MyTest-release test.c -std=c99     //生成release模式的可执行文件

首先，测试release模式下，是否可以调试
在这里插入图片描述
如上图显示，红色框内，表示没有找到调试符号，无法进行调试。

其次，测试debug模式下，是否可以调试

在这里插入图片描述
没有显示错误信息，可以正常调试

最后： 观察两个可执行文件的体积，明显debug要大于release
在这里插入图片描述

拓展

我们可以使用readlef指令查看两个可执行文件下的信息，如下：

在这里插入图片描述
我们可以通过该指令，查看两个文件下的debug信息，如下（grep 指令为查找字符串指令）：

MyTest-debug文件下找到了debug信息，MyTest-release什么都没有。

2.如何使用gdb调试

调试器的核心工作：定位问题

接下来简绍在Linux下如何使用gdb进行调试，该段落为分步骤讲解，将gdb下的命令总结放在了下一段落。
如果大家对gdb并不属性，按步骤操作即可

进入调试

使用gdb file指令进入调试模式，如下图
显示要调试的代码
- l/list 行号：显示文件源代码，从输入的行号起，向下列出十行。一般我们在开始调试时，从l 1开始查看，接着输入l或Enter键，即可获得上次查找位置往下的代码
  
  注意： 输入gdb的指令后，Enter键就会记录。即，输入指令后，接着输Enter键会重复上面的动作。下面的指令也遵循这个规则。
- 在刚进入gdb模式后，单独使用l进行查看，显示的代码为随机的
设置断点
- break/b 行号：在某一行设置断点
  
  如下图，在19行设置断点
- break/b 函数名：在某个函数开头设置断点
  
  如下图，在addTestTop函数处设置断点
  
  5是addTestTop函数内第一行代码的行号。
- break/b 文件名:函数名：多文件时，可使用该方法设置断点
- info break/b：查看断点信息
  
  当程序运行后，会在断点处停下，在次查看断点，会显示在该断点处停下的次数。
注意： 在gdb中断点的序号是增长的，每次使用后会不断增长，直到关闭在开启后，重新从1开始
运行程序
- r/run：运行程序
  - 有断点的情况，运行到断点处停止
  - 无断点的情况，直接运行完
- 注意： 一次运行是在全部main函数内全部代码运行完后结束，中途遇到断点停下后，进行其他查看指令不会影响此次调试
有断点，运行后，逐语句执行
- s/step：遇到函数，进入函数内部
注意： 进入其他函数后，会产生调用链，即一个函数调用另一个函数，接着再去调用其他函数。

可通过bt指令查看
有断点，运行后，逐过程运行
- n/next即遇到函数不进入函数，直接执行下一条指令
- 还记得上面说的按Enter键，执行上次执行的指令吗？如果需要调试的的内容过多，按一次s或n后接着按Enter键即可
删除断点
- delete/d breakpoints：删除所有断点
- delete/d n：删除序号为n的断点
打开和关闭断点

当我们不想使用一个断点，也不想删除该断点时使用
- disable breakpoint 断点序号：关闭断点
- enable breakpoint 断点序号：打开断点
查看变量
- p 变量名：这个指令是需要查看的时候输入，不会影响调试，如下我在调试进入addTestTop函数后，执行了几段语句后，查看sum变量的结果，此时sum为6.
- 这样查看的效率太低，我们在VS中使用调试时，是执行一次相对应的变量随之变化，可以直接查看，该方法需要用户自己调用，不方便，我们可以使用以下的方法
跟踪查看变量
- display 变量名：执行后，该变量在每执行一个语句后，都会显示出来
- 可以显示内置类型、结构体等自定义类型、stl
取消对断点的跟踪
- undisplay 序号：不想跟踪某变量时使用
跳转至指定行
- until 行号：跳转至X行，在我们上面的代码中有一个循环，我们可以使用该指令跳转出循环
将整个函数跑完
- finash：进入一个函数后执行，只执行该函数，执行完后停下
从一个断点，到下一个断点
- continue/c：直接运行到下一个断点处
- 将util、finish、continue结合后，可实现基本的调试功能
退出gdb
- q/quit：如果正在调试，会提示是否需要退出