Debugging with GDB學(xué)習(xí)記錄（一）

娛天樂 2014-06-30

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最近使用GDB調(diào)試程序，所以閱讀了《Debugging with GDB》一書，略作記錄，如需仔細(xì)研究使用，建議仍閱讀英文版書籍或MAN手冊

調(diào)試器，比如GDB，的目的就是用于查看運行中的程序的執(zhí)行流程以及環(huán)境、變量等情況。GDB主要可以工作于四種事情：
1、啟動程序，并指定影響程序行為的操作
2、讓程序在特定情況下停止
3、當(dāng)程序停止時，檢查發(fā)生情況
4、Change things in your program，從而可以矯正bug，并解決下一個bug

啟動GDB
1、在命令行上鍵入gdb
可以為gdb命令配置參數(shù)、選項以更好的配置調(diào)試環(huán)境
2、gdb program-name
3、gdb program-name core-file
需要一個fairly complete os，但很難有方法來獲得core dumps，如果gdb無法attach或讀core dumps時，GDB會給出警告
4、gdb program-name pid
可以調(diào)試正在運行中的進(jìn)程
5、gdb --args gcc -O2 -c foo.c
gdb可以使用--args，用于向可執(zhí)行文件傳遞參數(shù)。本例用于調(diào)試gcc，并設(shè)置gcc命令行參數(shù)為-O2 -c foo.c
6、gdb -silent
啟動gdb時不會顯示一些版本等信息
給定的參數(shù)和選項會被順序處理，而使用-x選項后，就不同了。

選擇文件
GDB在讀取命令行參數(shù)時，如果沒有指定如下選項，會認(rèn)為第一個參數(shù)是可執(zhí)行程序（與指定-se類似），第二個參數(shù)是進(jìn)程ID或core dump文件，
如果以數(shù)字開頭則認(rèn)為是pid文件，如果某個core dump文件以數(shù)字開頭，應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)義：加上‘./’前綴，例如'./12345'
1、-symbols file -s file
從file文件中讀取符號表symbol table
2、-exec file -e file
指定可執(zhí)行文件file
3、-se file
從file中讀取符號表并把file作為可執(zhí)行文件
4、-core file -c file
指定core dump文件file
5、-pid number -p number
將gdb attach到進(jìn)程pid
6、-command file -x file
從file文件中執(zhí)行命令
7、-eval-command command -ex command
執(zhí)行一single GDB命令，該選項可被多次使用來調(diào)用符合命令，也可以與'-command'混合使用，如：
gdb -ex 'target sim' -ex 'load' -x setbreakpoints -ex 'run' a.out
8、-directory directory -d directory
在path中增加查找源文件和腳本文件的目錄
9、-r -readnow
立即讀取每個符號文件中的全部符號表，而不是默認(rèn)處理方式（增量讀?。?。

選擇模式：
1、-nx -n
不要執(zhí)行任何initialization file文件中的任何命令，一般情況下，GDB執(zhí)行完命令選項和參數(shù)后會執(zhí)行這些文件中的命令
2、-quiet -silent -q
不要打印介紹和版權(quán)信息
3、-batch
在批處理模式下運行，在執(zhí)行完-x指定文件中的所有內(nèi)容后，返回0，如果有錯誤發(fā)生，則返回非0
4、-batch-silent
批處理和靜默模式，所有到stdout的GDB輸出都被禁止。
5、-return-child-result
GDB返回值是被調(diào)式的子進(jìn)程的返回值，以下情況例外：
(1)、GDB非正常停止，這時的返回值，跟沒有使用該選項一樣；
(2)、使用者使用明確的值離開gdb，如'quit 1'
(3)、子進(jìn)程沒有運行或者不允許停止，這種情況下返回值一般會是-1；
當(dāng)GDB用于remote program loader或simulator interface時，與'-batch'或'-batch-silent'聯(lián)合使用方便。
6、-nowindows -nw
如果GDB有GUI，則該選項讓GDB僅使用命令行接口，如果沒有GUI，則該選項沒用。
7、-windows -w
如果GDB有GUI，則該選項讓GDB如果可能則可以使用GUI
8、-cd directory
將該directory作為GDB的工作目錄
9、-data-directory directory
使用該directory作為GDB的數(shù)據(jù)目錄，該目錄是GDB查找其輔助文件的地方
10、-fullname -f
GNU Emacs將GDB作為subprocess運行時，設(shè)置此選項。每次顯示一個棧幀時，它命令GDB輸出全部文件名以及行號。
以兩個'\032':文件名：行號：字符位置，下面跟一新行形式顯示。
11、-epoch
Epoch Emacs-GDB接口在將GDB運行為subprocess時設(shè)置該選項，讓GDB修改打印程序，來允許Epoch在一個單獨的窗口中顯示表達(dá)式的值。
12、-annotate level
設(shè)置GDB內(nèi)部的annotation級別，這個基本決定了：GDB輸出多少提示信息，如：表達(dá)式值、源文件行數(shù)等等
Level 0：normal； Level 1：用于GDB作為GNU Emacs子進(jìn)程運行； Level 3:是控制GDB程序所能用的最大級別； Level 2：不用
這個annotation技術(shù)現(xiàn)已被GDB/MI取代
13、--args
使得可執(zhí)行文件之后的參數(shù)是作為可執(zhí)行文件的輸入?yún)?shù)使用
14、-baud bps -b bps
通過串口，使用GDB遠(yuǎn)程調(diào)試時，設(shè)置串口波特率
15、-l timeout
遠(yuǎn)程調(diào)試時，設(shè)置GDB通信的超時時間（單位：秒）
16、-tty device -t device
指定程序標(biāo)準(zhǔn)輸入和輸出使用的設(shè)備
17、 -tui
啟動時激活Text User Interface接口。TUI接口管理終端上的多個文本窗口，顯示：源、匯編、寄存器和GDB命令輸出信息。
也可以使用'gdbtui'程序，在從Emacs中運行GDB時不用該選項。
18、-interpreter interp
使用解釋器interp作為與控制程序或設(shè)備的接口?！?-interpreter=mi’使GDB使用GDB/MI接口
19、-write
以讀寫方式打開可執(zhí)行文件和core文件，功效同：GDB內(nèi)的‘set write on’。
20、-statistics
當(dāng)GDB執(zhí)行完任一個命令并返回輸入時，打印關(guān)于time和內(nèi)存使用情況的統(tǒng)計信息。
21、-version
版本信息

GDB啟動時做了什么？
1、設(shè)置命令解釋器；
2、讀取system-wide init file（如果編譯GDB時使用了'--with-system-gdbinit'）并執(zhí)行該文件內(nèi)所有命令；
3、讀取用戶home目錄下的init文件并執(zhí)行該文件內(nèi)所有命令（if any）；
4、處理命令行選項和操作；
5、讀取并執(zhí)行當(dāng)前工作目錄下init文件中的命令（if any），僅在當(dāng)前目錄并非用戶home目錄時執(zhí)行；
6、如果命令行執(zhí)行可執(zhí)行文件、或進(jìn)程ID或core文件，則GDB為該程序或其共享庫加載auto-loaded scripts
如果不想啟動時自動加載，則執(zhí)行$gdb -ex "set auto-load-scripts off" -ex "file myprogram"
而下面這個命令則不起作用，因為auto-loading被關(guān)閉時已經(jīng)晚了：$gdb -ex "set auto-load-scripts off" myprogram

7、讀取-x指定的命令文件
8、讀取history文件中記錄的歷史命令

init文件使用命令行文件相同的語法，并以相同方式處理。在用戶home目錄里的init文件可以設(shè)置選項影響后續(xù)命令行選項及操作的處理，
如果設(shè)置了-nx選項，則init file不會執(zhí)行。

為顯示gdb啟動時加載的init file列表，可執(zhí)行g(shù)db --help
GDB init files are normally called '.gdbinit'。GDB的DJGPP port使用'gdb.ini'名字

離開GDB
quit [expression] q或者Ctrl-d
如果是Ctrl-c無法從GDB中離開，它的作用僅僅是停止GDB中某個正在執(zhí)行的GDB命令的停止。如果是attach process或device，可以通過
detach命令來釋放之。

Shell命令
如果想在調(diào)試時執(zhí)行shell命令，不必離開或掛起GDB
shell command string即可，如下所示：
(gdb) shell ls
apr-1.4.5-1.x86_64.rpm ganglia-devel-3.2.0-1.x86_64.rpmganglia-gmond-modules-python-3.2.0-1.x86_64.rpm
apr-debuginfo-1.4.5-1.x86_64.rpm ganglia-gmetad-3.2.0-1.x86_64.rpmlibganglia-3.2.0-1.x86_64.rpm
apr-devel-1.4.5-1.x86_64.rpm ganglia-gmetad-python-3.2.0-1.x86_64.rpm
ganglia-debuginfo-3.2.0-1.x86_64.rpm ganglia-gmond-3.2.0-1.x86_64.rpm
環(huán)境變量SHELL決定了要調(diào)用執(zhí)行的shell

make make-args
以指定參數(shù)運行make，等同于'shell make make-args'

Logging Output
將GDB命令輸出到文件，有以下命令控制GDB的logging
1、set logging on
使能logging
2、set logging off
禁止logging
3、set logging file file
改變當(dāng)前日志文件的名字，默認(rèn)為gdb.txt
4、set logging overwrite [on | off]]
默認(rèn)情況下，GDB會append到logfile上，如果想覆蓋，則可以如此設(shè)置
5、set logging redirect [on | off]
默認(rèn)情況下，GDB輸出會同時輸出到終端和日志文件，如果僅輸出到日志文件，則設(shè)置redirect
6、show logging

輸出日志設(shè)置的當(dāng)前值

GDB命令
可以用回車鍵重復(fù)執(zhí)行部分GDB命令，可以用TAB鍵補(bǔ)齊GDB命令

命令語法
GDB命令可以使用首部部分字母縮寫來表示，前提是不引起混淆，可用help command-name來查看該命令幫助
空行（直接回車）作為GDB輸入意思是重復(fù)上一個命令，僅部分命令支持，例如run命令就不支持這種方式的重復(fù)，用戶定義
的命令也禁止這樣做：
(gdb) help step
Step program until it reaches a different source line.
Argument N means do this N times (or till program stops for another reason).
(gdb)
Step program until it reaches a different source line.
Argument N means do this N times (or till program stops for another reason).

list和x命令在使用RET重復(fù)時，需要構(gòu)建新的參數(shù)，而不是簡單的重復(fù)上次的鍵入
#注釋
Ctrl-o用于重復(fù)命令的一個復(fù)雜序列，該命令接受當(dāng)前行，然后從歷史記錄中找到與當(dāng)前行相關(guān)的另一個行，用于編輯

補(bǔ)齊命令
TAB鍵

如果想看所有的GDB命令，可以ESC?或兩次TAB
更有可能使用的情況是可能在C++函數(shù)中使用的，因為C++支持重載，所以，同一函數(shù)名，需要以參數(shù)分開，可以在函數(shù)名前使用'，這告訴GDB在
TAB時考慮更多的信息，例如：
(gdb) b ’bubble( M-?
bubble(double,double) bubble(int,int)
(gdb) b ’bubble(
可以使用set overload-resolution off來禁止overload resolution。也可以補(bǔ)齊struct結(jié)構(gòu)體中的變量

獲取幫助
1、(gdb) help
顯示命令分類，如下所示：
(gdb) help
List of classes of commands:

aliases -- Aliases of other commands
breakpoints -- Making program stop at certain points
data -- Examining data
files -- Specifying and examining files
internals -- Maintenance commands
obscure -- Obscure features
running -- Running the program
stack -- Examining the stack
status -- Status inquiries
.....................

2、help class
顯示該類下的命令
(gdb) help status

3、help command
顯示命令使用幫助

4、apropos args
遍歷搜索所有的GDB命令及其文檔，來查找args指定的正則表達(dá)式，這會打印出所有匹配的信息。
(gdb) apropos reload
set symbol-reloading -- Set dynamic symbol table reloading multiple times in one run
set symbol-reloading -- Set dynamic symbol table reloading multiple times in one run
show symbol-reloading -- Show dynamic symbol table reloading multiple times in one run
show symbol-reloading -- Show dynamic symbol table reloading multiple times in one run
5、complete args
列出args開頭的所有可能的補(bǔ)齊命令
(gdb) complete i
if
ignore
info
init-if-undefined
inspect
interpreter-exec
interrupt

除了help之外，還可以用GDB命令info和show來查詢程序狀態(tài)或GDB狀態(tài)
1、info
描述你自己程序的狀態(tài)，例如info args顯示傳遞給函數(shù)的參數(shù)，info registers顯示當(dāng)前使用的寄存器，info breakpoints顯示斷點信息，可以用help info
查看其支持的子命令
2、set
用set設(shè)置環(huán)境變量
3、show
用來描述GDB自己的狀態(tài)，用set修改，如：show radix和set radix ×××
為顯示所有可設(shè)置的參數(shù)及其當(dāng)前值，可以用show或info set
以下是三個無法用set修改的三個show子命令：
1、show version GDB版本
2、show copying
info copying 版權(quán)信息
3、show warranty
info warranty 顯示GNU "NO WARRANTY"語句或warranty。