GDB 的 7 个单步调试命令 | Linux 中国

2022-12-19 09:12

导读：即使是复杂的函数，也有几种方法可以单步调试，所以下次在排除代码故障时，可以尝试一下这些 GDB 技术。

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即使是复杂的函数，也有几种方法可以单步调试，所以下次在排除代码故障时，可以尝试一下这些 GDB 技术。

调试器是一个可以运行你的代码并检查问题的软件。GNU Debugger🔗 opensource.com（GBD）是最流行的调试器之一，在这篇文章中，我研究了 GDB 的 step 命令和其他几种常见情况的相关命令。step 是一个被广泛使用的命令，但它有一些人们不太了解的地方，可能会使得他们十分困惑。此外，还有一些方法可以在不使用 step 命令的情况下进入一个函数，比如使用不太知名的 advance 命令。

1、无调试符号

考虑以下这个简单的示例程序：

#include <stdio.h>
int num() {
    return 2;
}
void bar(int i) {
    printf("i = %d\n", i);
}
int main() {
    bar(num());
    return 0;
}

如果你在没有调试符号(debugging sysbols) 的情况下进行编译（LCTT 译注：即在使用 gcc 编译程序时没有写 -g 选项），然后在 bar 上设置一个断点，然后尝试在这个函数内使用 step 来单步执行语句。GDB 会给出一个没有行号信息(no line number information) 的错误信息。

gcc exmp.c -o exmp
gdb ./exmp
(gdb) b bar
Breakpoint 1 at 0x401135
(gdb) r
Starting program: /home/ahajkova/exmp
Breakpoint 1, 0x0000000000401135 in bar ()
(gdb) step
Single stepping until exit from function bar,
which has no line number information.
i = 2
0x0000000000401168 in main ()

2、stepi 命令

但是你仍然可以在没有行号信息的函数内部单步执行语句，但要使用 stepi 命令来代替 step。stepi 一次只执行一条指令。当使用 GDB 的 stepi 命令时，先做 display/i $pc 通常很有用，这会在每一步之后显示程序计数器(program counter) 的值和相应的机器指令(machine instruction)：

(gdb) b bar
Breakpoint 1 at 0x401135
(gdb) r
Starting program: /home/ahajkova/exmp
Breakpoint 1, 0x0000000000401135 in bar ()
(gdb) display/i $pc
1: x/i $pc
=> 0x401135 <bar+4>: sub $0x10,%rsp

在上述的 display 命令中，i 代表机器指令，$pc 表示程序计数器寄存器（即 PC 寄存器）。

使用 info registers 命令，来打印寄存器的内容，也是十分有用的。

(gdb) info registers
rax 0x2 2
rbx 0x7fffffffdbc8 140737488346056
rcx 0x403e18 4210200
(gdb) print $rax
$1 = 2
(gdb) stepi
0x0000000000401139 in bar ()
1: x/i $pc
=> 0x401139 <bar+8>: mov %edi,-0x4(%rbp)

3、复杂的函数调用

在带调试符号的 -g 选项，重新编译示例程序后，你可以使用行号在 main 中 bar 调用上设置断点，然后再单步执行 bar 函数的语句：

gcc -g exmp.c -o exmp
gdb ./exmp
(gdb) b exmp.c:14
Breakpoint 1 at 0x401157: file exmp.c, line 14.
(gdb) r
Starting program: /home/ahajkova/exmp
Breakpoint 1, main () at exmp.c:14
14 bar(num());

接下来，用 step，来单步执行 bar() 函数的语句：

(gdb) step
num () at exmp.c:4
4 return 2;

函数调用的参数需要在实际的函数调用之前进行处理，bar() 函数的参数是 num() 函数，所以 num() 会在 bar() 被调用之前执行。但是，通过 GDB 调试，你怎么才能如愿以偿地进入 bar() 函数呢？你可以使用 finish 命令，并再次使用 step 命令。

(gdb) finish
Run till exit from #0 num () at exmp.c:4
0x0000000000401161 in main () at exmp.c:14
14 bar(num());
Value returned is $1 = 2
(gdb) step
bar (i=2) at exmp.c:9
9 printf("i = %d\n", i);

4、tbreak 命令

tbreak 命令会设置一个临时断点。如果你不想设置永久断点，那么这个命令是很有用的。举个例子🌰，你想进入一个复杂的函数调用，例如 f(g(h()), i(j()), ...)，在这种情况下，你需要一个很长的 step/finish/step 序列，才能到达 f 函数。如果你设置一个临时断点，然后再使用 continue 命令，这样就不需要以上的序列了。为了证明这一点，你需要像以前一样将断点设置在 main 的 bar 调用上。然后在 bar 上设置临时断点。当到达该临时断点后，临时断点会被自动删除。

(gdb) r
Starting program: /home/ahajkova/exmp
Breakpoint 1, main () at exmp.c:14
14 bar(num());
(gdb) tbreak bar
Temporary breakpoint 2 at 0x40113c: file exmp.c, line 9.

在调用 bar 的时候遇到断点，并在 bar 上设置临时断点后，你只需要使用 continue 继续运行直到 bar 结束。

(gdb) continue
Continuing.
Temporary breakpoint 2, bar (i=2) at exmp.c:9
9 printf("i = %d\n", i);

5、disable 命令

类似地，你也可以在 bar 上设置一个正常的断点，然后执行 continue，然后在不再需要第二个断点时，使用 disable 命令禁用这个断点，这样也能达到与 tbreak 相同的效果。

(gdb) b exmp.c:14
Breakpoint 1 at 0x401157: file exmp.c, line 14.
(gdb) r
Starting program: /home/ahajkova/exmp
Breakpoint 1, main () at exmp.c:14
14 bar(num());
(gdb) b bar
Breakpoint 2 at 0x40113c: file exmp.c, line 9.
(gdb) c
Continuing.
Breakpoint 2, bar (i=2) at exmp.c:9
9 printf("i = %d\n", i);
(gdb) disable 2

正如你所看到的，info breakpoints 命令在 Enb 列下显示为 n，这意味着这个断点已被禁用。但你也能在再次需要这个断点时，再启用它。

(gdb) info breakpoints
Num Type Disp Enb Address What
1 breakpoint keep y 0x0000000000401157 in main at exmp.c:14
breakpoint already hit 1 time
2 breakpoint keep n 0x000000000040113c in bar at exmp.c:9
breakpoint already hit 1 time
(gdb) enable 2
(gdb) info breakpoints
Num Type Disp Enb Address What
1 breakpoint keep y 0x000000000040116a in main at exmp.c:19
breakpoint already hit 1 time
2 breakpoint keep y 0x0000000000401158 in bar at exmp.c:14
breakpoint already hit 1 time

6、advance 命令运行程序到指定的位置

另一个进入函数内部的方法是 advance 命令。你可以简单地用 advance bar，来代替 tbreak bar ; continue。这一命令会将程序继续运行到指定的位置。

advance 命令的一个很棒的地方在于：如果程序并没有到达你试图进入的位置，那么 GDB 将在当前函数运行完成后停止。因此，程序的执行会受到限制：

Breakpoint 1 at 0x401157: file exmp.c, line 14.
(gdb) r
Starting program: /home/ahajkova/exmp
Breakpoint 1, main () at exmp.c:14
14 bar(num());
(gdb) advance bar
bar (i=2) at exmp.c:9
9 printf("i = %d\n", i);

7、skip 命令

进入 bar 函数的另一种方式是使用 skip num 命令：

(gdb) b exmp.c:14
Breakpoint 1 at 0x401157: file exmp.c, line 14.
(gdb) skip num
Function num will be skipped when stepping.
(gdb) r
Starting program: /home/ahajkova/exmp
Breakpoint 1, main () at exmp.c:14
14 bar(num());
(gdb) step
bar (i=2) at exmp.c:9
9 printf("i = %d\n", i);

请使用 info skip 命令，来了解 GDB 跳过了哪些函数。num() 函数被标记为 y，表示跳过了 num() 函数：

(gdb) info skip
Num Enb Glob File RE Function
1 y n <none> n num

如果不再需要 skip，可以禁用（并稍后重新启用）或完全删除它。你可以添加另一个 skip，并禁用第一个 skip，然后全部删除。要禁用某个 skip，必须指定其编号（例如，skip disable 1），如果没有指定，则会禁用所有的 skip。启用或删除 skip 的工作原理相同：

(gdb) skip bar
(gdb) skip disable 1
(gdb) info skip
Num Enb Glob File RE Function
1 n n <none> n num
2 y n <none> n bar
(gdb) skip delete
(gdb) info skip
Not skipping any files or functions.