Linux進階編程--04.GDB偵錯工具（設定斷點）

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調試已啟動並執行程式

1. 在UNIX下用ps查看正在啟動並執行程式的PID（進程ID），然後用gdb PID格式掛接正在啟動並執行程式。
2. 先用gdb 關聯上原始碼，並進行gdb，在gdb中用attach命令來掛接進程的PID。並用detach來取消掛接的進程。

暫停 / 恢複程式運行

偵錯工具中，暫停程式運行是必須的，GDB可以方便地暫停程式的運行。你可以設定程式的在哪行停住，在什麼條件下停住，在收到什麼訊號時停往等等。以便於你查看運行時的變數，以及運行時的流程。

當進程被gdb停住時，你可以使用info program 來查看程式的是否在運行，進程號，被暫停原因。

在gdb中，我們可以有以下幾種暫停方式：斷點（BreakPoint）、觀察點（WatchPoint）、捕捉點（CatchPoint）、訊號（Signals）、線程停止（Thread Stops）。如果要恢複程式運行，可以使用c或是continue命令。

設定斷點（BreakPoint）

我們用break命令來設定斷點。正面有幾點設定斷點的方法：

• break ：在進入指定函數時停住。C++中可以使用class::function或function(type,type)格式來指定函數名。
• break ：在指定行號停住。
• break +offset / break -offset ：在當前行號的前面或後面的offset行停住。offiset為自然數。
• break filename:linenum ：在源檔案filename的linenum行處停住。
• break filename:function ：在源檔案filename的function函數的入口處停住。
• break *address ：在程式啟動並執行記憶體位址處停住。
• break ：break命令沒有參數時，表示在下一條指令處停住。
• break … if ： …可以是上述的參數，condition表示條件，在條件成立時停住。比如在迴圈境體中，可以設定break if i=100，表示當i為100時停住程式。

查看斷點時，可使用info命令，如下所示：（註：n表示斷點號）

• info breakpoints [n]
• info break [n]

設定觀察點（WatchPoint）

觀察點一般來觀察某個運算式（變數也是一種運算式）的值是否有變化了，如果有變化，馬上停住程式。我們有下面的幾種方法來設定觀察點：

• watch ：為運算式（變數）expr設定一個觀察點。一量運算式值有變化時，馬上停住程式。
• rwatch ：當運算式（變數）expr被讀時，停住程式。
• awatch ：當運算式（變數）的值被讀或被寫時，停住程式。
• info watchpoints ：列出當前所設定了的所有觀察點。

設定捕捉點（CatchPoint）

你可設定捕捉點來補捉程式運行時的一些事件。如：載入共用庫（動態連結程式庫）或是C++的異常。設定捕捉點的格式為：

• catch ： 當event發生時，停住程式。event可以是下面的內容：

  1. throw 一個C++拋出的異常。（throw為關鍵字）
  2. catch 一個C++捕捉到的異常。（catch為關鍵字）
  3. exec 調用系統調用exec時。（exec為關鍵字，目前此功能只在HP-UX下有用）
  4. fork 調用系統調用fork時。（fork為關鍵字，目前此功能只在HP-UX下有用）
  5. vfork 調用系統調用vfork時。（vfork為關鍵字，目前此功能只在HP-UX下有用）
  6. load 或 load 載入共用庫（動態連結程式庫）時。（load為關鍵字，目前此功能只在HP-UX下有用）
  7. unload 或 unload 卸載共用庫（動態連結程式庫）時。（unload為關鍵字，目前此功能只在HP-UX下有用）

• tcatch ：只設定一次捕捉點，當程式停住以後，應點被自動刪除。

維護停止點

上面說了如何設定程式的停止點，GDB中的停止點也就是上述的三類。在GDB中，如果你覺得已定義好的停止點沒有用了，你可以使用delete、clear、disable、enable這幾個命令來進行維護。

• clear ： 清除所有的已定義的停止點。
• clear / clear ： 清除所有設定在函數上的停止點。
• clear / clear ： 清除所有設定在指定行上的停止點。
• delete [breakpoints] [range…] ： 刪除指定的斷點，breakpoints為斷點號。如果不指定斷點號，則表示刪除所有的斷點。range 表示斷點號的範圍（如：3-7）。其簡寫命令為d。

比刪除更好的一種方法是disable停止點，disable了的停止點，GDB不會刪除，當你還需要時，enable即可，就好像資源回收筒一樣。

• disable [breakpoints] [range…] ：disable所指定的停止點，breakpoints為停止點號。如果什麼都不指定，表示disable所有的停止點。簡寫命令是dis.
• enable [breakpoints] [range…] ：enable所指定的停止點，breakpoints為停止點號。
• enable [breakpoints] once [range…] ：enable所指定的停止點一次，當程式停止後，該停止點馬上被GDB自動disable。
• enable [breakpoints] delete [range…] ：enable所指定的停止點一次，當程式停止後，該停止點馬上被GDB自動刪除。

停止條件維護

前面在說到設定斷點時，我們提到過可以設定一個條件，當條件成立時，程式自動停止，這是一個非常強大的功能，這裡，我想專門說說這個條件的相關維護命令。一般來說，為斷點設定一個條件，我們使用if關鍵詞，後面跟其斷點條件。並且，條件設定好後，我們可以用condition命令來修改斷點的條件。（只有break和watch命令支援if，catch目前暫不支援if）

• condition ：修改斷點號為bnum的停止條件為expression。
• condition ：清除斷點號為bnum的停止條件。

還有一個比較特殊的維護命令ignore，你可以指定程式運行時，忽略停止條件幾次。

• ignore ：表示忽略斷點號為bnum的停止條件count次。

為停止點設定運行命令

我們可以使用GDB提供的command命令來設定停止點的運行命令。也就是說，當啟動並執行程式在被停止住時，我們可以讓其自動運行一些別的命令，這很有利行自動化調試。對基於GDB的自動化調試是一個強大的支援。

commands [bnum]... command-list ...end

為斷點號bnum指寫一個命令列表。當程式被該斷點停住時，gdb會依次運行命令列表中的命令。

例如：

break foo if x>0commandsprintf "x is %d/n",xcontinueend

斷點設定在函數foo中，斷點條件是x>0，如果程式被斷住後，也就是，一旦x的值在foo函數中大於0，GDB會自動列印出x的值，並繼續運行程式。
如果你要清除斷點上的命令序列，那麼只要簡單的執行一下commands命令，並直接在打個end就行了。

斷點菜單

在C++中，可能會重複出現同一個名字的函數若干次（函數重載），在這種情況下，break 不能告訴GDB要停在哪個函數的入口。當然，你可以使用break 也就是把函數的參數類型告訴GDB，以指定一個函數。否則的話，GDB會給你列出一個斷點菜單供你選擇你所需要的斷點。你只要輸入你菜單列表中的編號就可以了。如：

(gdb) b String::after[0] cancel[1] all[2] file:String.cc; line number:867[3] file:String.cc; line number:860[4] file:String.cc; line number:875[5] file:String.cc; line number:853[6] file:String.cc; line number:846[7] file:String.cc; line number:735> 2 4 6Breakpoint 1 at 0xb26c: file String.cc, line 867.Breakpoint 2 at 0xb344: file String.cc, line 875.Breakpoint 3 at 0xafcc: file String.cc, line 846.Multiple breakpoints were set.Use the "delete" command to delete unwanted breakpoints.(gdb)

可見，GDB列出了所有after的重載函數，你可以選一下列表編號就行了。0表示放棄設定斷點，1表示所有函數都設定斷點。

恢複程式運行和單步調試

當程式被停住了，你可以用continue命令恢複程式的運行直到程式結束，或下一個斷點到來。也可以使用step或next命令單步跟蹤程式。

• continue [ignore-count] / c [ignore-count] / fg [ignore-count] ：恢複程式運行，直到程式結束，或是下一個斷點到來。ignore-count表示忽略其後的斷點次數。continue，c，fg三個命令都是一樣的意思。
• step ：單步跟蹤，如果有函數調用，他會進入該函數。進入函數的前提是，此函數被編譯有debug資訊。很像VC等工具中的step in。後面可以加count也可以不加，不加表示一條條地執行，加表示執行後面的count條指令，然後再停住。
• next ：同樣單步跟蹤，如果有函數調用，他不會進入該函數。很像VC等工具中的step over。後面可以加count也可以不加，不加表示一條條地執行，加表示執行後面的count條指令，然後再停住。
• set step-mode / set step-mode on ：開啟step-mode模式，於是，在進行單步跟蹤時，程式不會因為沒有debug資訊而不停住。這個參數有很利於查看機器碼。
• set step-mod off ：關閉step-mode模式。
• finish ：運行程式，直到當前函數完成返回。並列印函數返回時的堆棧地址和傳回值及參數值等資訊。
• until / u ：當你厭倦了在一個迴圈體內單步跟蹤時，這個命令可以運行程式直到退出迴圈體。
• stepi / si ：
• nexti / ni ：單步跟蹤一條機器指令！一條程式碼有可能由數條機器指令完成，stepi和nexti可以逐步執行機器指令。與之一樣有相同功能的命令是“display/i $pc” ，當運行完這個命令後，單步跟蹤會在打出程式碼的同時打出機器指令（也就是彙編代碼）

訊號（Signals）

訊號是一種非強制中斷，是一種處理非同步事件的方法。一般來說，作業系統都支援許多訊號。尤其是UNIX，比較重要應用程式一般都會處理訊號。UNIX定義了許多訊號，比如SIGINT表示中斷字元訊號，也就是Ctrl+C的訊號，SIGBUS表示硬體故障的訊號；SIGCHLD表示子進程狀態改變訊號；SIGKILL表示終止程式啟動並執行訊號，等等。訊號量編程是UNIX下非常重要的一種技術。

GDB有能力在你偵錯工具的時候處理任何一種訊號，你可以告訴GDB需要處理哪一種訊號。你可以要求GDB收到你所指定的訊號時，馬上停住正在啟動並執行程式，以供你進行調試。你可以用GDB的handle命令來完成這一功能。

• handle ： 在GDB中定義一個訊號處理。訊號可以以SIG開頭或不以SIG開頭，可以用定義一個要處理訊號的範圍（如：SIGIO-SIGKILL，表示處理從SIGIO訊號到SIGKILL的訊號，其中包括SIGIO，SIGIOT，SIGKILL三個訊號），也可以使用關鍵字all來標明要處理所有的訊號。一旦被調試的程式接收到訊號，運行程式馬上會被GDB停住，以供調試。其可以是以下幾種關鍵字的一個或多個。

  • nostop ：當被調試的程式收到訊號時，GDB不會停住程式的運行，但會打出訊息告訴你收到這種訊號。
  • stop ：當被調試的程式收到訊號時，GDB會停住你的程式。
  • print ：當被調試的程式收到訊號時，GDB會顯示出一條資訊。
  • noprint ：當被調試的程式收到訊號時，GDB不會告訴你收到訊號的資訊。
  • pass / noignore ：當被調試的程式收到訊號時，GDB不處理訊號。這表示，GDB會把這個訊號交給被偵錯工具會處理。
  • nopass / ignore ：當被調試的程式收到訊號時，GDB不會讓被偵錯工具來處理這個訊號。

• info signals / info handle ：查看有哪些訊號在被GDB檢測中。

線程（Thread Stops）

如果你程式是多線程的話，你可以定義你的斷點是否在所有的線程上，或是在某個特定的線程。GDB很容易幫你完成這一工作。

break thread / break thread if … ：linespec指定了斷點設定在的來源程式的行號。threadno指定了線程的ID，注意，這個ID是GDB分配的，你可以通過“info threads”命令來查看正在運行程式中的線程資訊。如果你不指定thread 則表示你的斷點設在所有線程上面。
你還可以為某線程指定斷點條件。如：

(gdb) break frik.c:13 thread 28 if bartab > lim

當你的程式被GDB停住時，所有的運行線程都會被停住。這方便你你查看運行程式的總體情況。而在你恢複程式運行時，所有的線程也會被恢複運行。那怕是主進程在被單步調試時。

來自為知筆記(Wiz)

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