GDB调试实用技巧

零、GDB用途：
在完成代码开发或者在编译后，我们关心编译的运行程序是否按预期执行。为了达到这一目标，在长期的代码经验上，我们通常会对运行关键节点按不同输出等级添加日志打印或者进行assert断言。但是日志和断言，无法全部预先埋点好，等到运行结果与预期不一致时，才发现日志输出少了，该断言的地方没有添加断言，此时再通过修改代码来完善日志使得调试效率非常低下，特别是编译语言，每次修改还需要进行编译、链接、打包整个过程。
因此，掌握动态调试技巧是每个开发人员必备的技能之一，而GDB在linux或者类unix环境中，已然成为调试的标准，总的来说，GDB主要帮助你完成下面四个方面的功能：

1、启动你的程序，可以按照你的自定义的要求随心所欲的运行程序。
2、可让被调试的程序在你所指定的调置的断点处停住。（断点可以是条件表达式）
3、当程序被停住时，可以检查此时你的程序中所发生的事。
4、你可以改变你的程序，将一个BUG产生的影响修正从而测试其他BUG。

说明：本文所涉及到代码在文末体现，使用的c语言进行开发，通过gcc进行开启调试模式 -g 来编译输出：
该程序目的是给定长与宽来计算的长方形的面积
输入：长、宽两个参数
输出：长、宽、面积
运行示例：
./rectangle 10 20
输出：
length:10,width:20.
Area is 200.

一、GDB本地调试：
1、启动相关

1.1：普通启动

$ gdb rectangle

1.2：带参数启动
方式一：启动时带上参数

$ gdb --args rectangle 10 20

方式二：普通启动后再设置参数

#普通启动
$ gdb rectangle
(gdb) set args 10 20

方式三：运行命令run 时再设置

#普通启动
$ gdb rectangle
(gdb) run 10 20

1.3、检查设置参数与否

(gdb) show args
Argument list to give program being debugged when it is started is "10 20".

1.4、查看当前源代码

(gdb) list

2、断点调试

1.1：对当前文件下断点
对主程序main.c文件的第8行下断点

(gdb) b 8

1.2：对引用的文件下断点
对rectangle.c第3行下断点

(gdb) b rectangle.c:3

1.3：通过方法名下断点
有时我们了解具体函数运行，而不需要想看对应的行数时，可以直接设置该函数名。
对main函数下断点

(gdb) b main

对 area函数下断点

(gdb) b area

1.4：设置哪些断点

(gdb) info breakpoints

1.5：清除某些断点
通过info breakpoints查看左边第一列Num，删除时输入所需删除的num即可，如：

(gdb) delete 1

此时再查看所有断点，发现只有两条了：

(gdb) info breakpoints
Num     Type           Disp Enb Address            What
2       breakpoint     keep y   0x00000000004006b7 in area at rectangle.c:4
3       breakpoint     keep y   0x000000000040061c in main at main.c:8

3、运行态
设置好上面的断点后，进行启动运行：

(gdb) run

3.1：当前运行到哪里了？
当我们通过next或者step进行单步操作可能忘记目前运行到哪一行了

(gdb) where

输出：#0 main (argc=3, args=0x7fffffffe408) at main.c:13
即：main.c的第13行

3.2：我是怎么一步步运行到这里的？
按下c命令，我们来到第二个断点（即area函数断点）

(gdb) bt
#0  area (r1=...) at rectangle.c:4
#1  0x0000000000400691 in main (argc=3, args=0x7fffffffe408) at main.c:18

上述输出意味着调用栈的顺序，由上往下，序号递增：
0序号：当前运行的位置，与where输出一致
1序号：该函数（area）被调用的上一函数位置，即main.c的第18行："int rect_area = area(r1);"

在运行过程中，也可以继续下断点，如此时我在main.c的19行下断点

b main.c:19

3.3：当前都有哪里可调试变量
继续按下c命令，来到刚才设置的断点（即main.c:19)
我们想看一下main函数的上下文变量，通过info locals

(gdb) info locals
length = 10
width = 20
r1 = {length = 10, width = 20}
rect_area = 200

4、修改运行态

4.1：如何查看变量的值
如：查看rect_area变量

(gdb) p rect_area
$1 = 200

与上面用info locals的rect_area值一致

4.2：我要修改这些变量的值
有时，我们想修改这个值进行调试，可以使用express命令，如修改rect_area值为300

(gdb) set var rect_area=300

二、GDB远程调试
在实际工作中，我们常常通过给其他机器编译出一个非Debug模式的可执行文件，此时该程序在实际用户环境中产生一些问题，我们除了替换一个Debug模式的可执行文件进行调试外，还可以通过远程调试方式很方便定位问题。
依赖工具：gdb-server
一般系统不自带，进行Yum安装：yum install gdb-gdbserver

说明：
1、通过gcc -o rectangle_release main.c rectangle.c 编译出rectangle_release
2、把rectangle_release发送到实际用户机器（172.16.1.130）上运行

1、被调试机器开启远程调试服务（用户机器）

gdbserver --debug 172.16.1.130:1234 rectangle_release 10 50

上述命令解析：
--debug ：开启调试输出
172.16.1.130:1234 : 指的是远程调试服务的端口为1234
rectangle_release 10 20：运行的命令及参数

2、远程机器连接到被调试机器(存在源代码机器)

$ gdb rectangle
(gdb) target remote 172.16.1.130:1234

target remote这个命令是设置远程被调试的机器

3、开始调试吧
设置断点行19

(gdb) break 19

运行 c 命令，注意不是r命令。因为gdbserver已经在运行起来。
查看当前的变量属性

(gdb) info locals
length = 10
width = 50
r1 = {length = 10, width = 50}
rect_area = 500

可以看到这些值是在被调试机器上设置的参数

三、常见问题
1、提示：warning: Source file is more recent than executable.
意味着，当前的源代码比已编译代码有变化

2、远程调试时，使用gdb必须大于 7.8 版本，否则会出现一些异常，如无法查看对应的变量内容

四、命令实用技巧：
1、加载符号文件(适用于符号文件与执行文件分离场景)，特别是centos的rpm安装包

file main.debuginfo

2、通过命令的帮助学习更多技巧
如对breakpoints学习：

help breakpoints

五、示例中所使用的代码
代码目录结构：

main.c：入口程序
rectangle.c：长方形面积计算
rectangle.h：长方形头文件及定义

编译命令，输出可执行文件rectangle：

gcc -g -o rectangle main.c rectangle.c

具体代码：
1、main.c

#include <stdio.h>
#include "rectangle.h"
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
//主程序入口
//Author:lailaiji@163.com
int main(int argc, char* args[]){
    if(argc != 3){
            printf("Please input length and width.\nUsage:./rectangle length width.\n");
            exit(1);
    }
    int length = atoi(args[1]);//字符串转换成数字
    int width = atoi(args[2]);//字符串转换成数
    printf("length:%d,width:%d.\n", length, width);
    rect r1 ;
    r1.length = length;
    r1.width = width;
    int rect_area = area(r1);
    printf("Area is %d.\n",rect_area);
    return 0;
}

2、rectangle.h

#include <stdio.h>
//Author:lailaiji@163.com
//长方形函数定义
typedef struct rect{
   int length;
   int width;
} rect;

//面积计算
int area(rect r1);

3、rectangle.c

#include "rectangle.h"
//Author:lailaiji@163.com
//面积计算方法
int area(rect r1){
        return r1.length*r1.width;
}