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扣丁學(xué)堂解析如何在Linux中如何使用gdb調(diào)試C程序

2017-11-23 11:30:10 1325瀏覽

        無(wú)論多么有經(jīng)驗(yàn)的程序員，開(kāi)發(fā)的任何軟件都不可能完全沒(méi)有 bug。因此，排查及修復(fù) bug成為軟件開(kāi)發(fā)周期中最重要的任務(wù)之一。有許多辦法可以排查 bug(測(cè)試、代碼自審等等)，但是還有一些專用軟件(稱為調(diào)試器)可以幫助準(zhǔn)確定位問(wèn)題的所在，以便進(jìn)行修復(fù)。

         如果你是C/C++ 程序員，或者使用 Fortran 和 Modula-2編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)軟件，那么你將會(huì)很樂(lè)意知道有這么一款優(yōu)秀的調(diào)試器 - GDB - 可以幫你更輕松地調(diào)試代碼bug 以及其它問(wèn)題。在這篇文章中，我們將討論一下GDB調(diào)試器的基礎(chǔ)知識(shí)，包括它提供的一些有用的功能/選項(xiàng)。

         在我們開(kāi)始之前，值得一提的是本章中的所有說(shuō)明和示例都已經(jīng)在 Ubuntu 14.04 LTS 中測(cè)試過(guò)。教程中的示例代碼都是 C 語(yǔ)言寫(xiě)的;使用的 shell 為 bash(4.3.11);GDB 版本為 7.7.1。

         GDB 調(diào)試器基礎(chǔ)

         通俗的講，GDB 可以讓你看到程序在執(zhí)行過(guò)程時(shí)的內(nèi)部流程，并幫你明確問(wèn)題的所在。我們將在下一節(jié)通過(guò)一個(gè)有效的示例來(lái)討論 GDB 調(diào)試器的用法，但在此之前，我們先來(lái)探討一些之后對(duì)你有幫助的基本要點(diǎn)。

         首先，為了能夠順利使用類似 GDB 這樣的調(diào)試器，你必須以指定的方式編譯程序，讓編譯器產(chǎn)生調(diào)試器所需的調(diào)試信息。例如，在使用 gcc 編譯器(我們將在本教程之后的章節(jié)用它來(lái)編譯 C 程序示例)編譯代碼的時(shí)候，你需要使用 -g 命令行選項(xiàng)。

         下一步，確保在你的系統(tǒng)中已經(jīng)安裝 GDB 調(diào)試器。如果沒(méi)有安裝，而且你使用的是基于 Debian 的系統(tǒng)(如 Ubuntu)，那么你就可以使用以下命令輕松安裝該工具：

         sudo apt-get install gdb

         現(xiàn)在，當(dāng)你按照上述的方式編譯完程序(gcc -g 命令行選項(xiàng))，同時(shí)也已經(jīng)安裝好 GDB 調(diào)試器，那么你就可以使用以下命令讓程序在調(diào)試模式中運(yùn)行：

         gdb [可執(zhí)行程序的名稱]

         這樣做會(huì)初始化 GDB 調(diào)試器，但你的可執(zhí)行程序此時(shí)還不會(huì)被啟動(dòng)。在這個(gè)時(shí)候你就可以定義調(diào)試相關(guān)的設(shè)置。例如，你可以在特定行或函數(shù)中設(shè)置一個(gè)斷點(diǎn)讓 GDB 在該行暫停程序的執(zhí)行。

         接著，為了啟動(dòng)你的程序，你必須輸入執(zhí)行以下 gdb 命令：

         run

         在這里，值得一提的是，如果你的程序需要一些命令行參數(shù)，那么你可以在這里指定這些參數(shù)。例如：

         run [參數(shù)]

         GDB 提供了很多有用的命令，在調(diào)試的時(shí)候總是能派的上用場(chǎng)。我們將在下一節(jié)討論其中一部分命令。

        GDB 調(diào)試器用例

         現(xiàn)在我們對(duì) GDB 及其用法有了基本的概念。因此，讓我們舉例來(lái)應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)。這是一段示例代碼：

         #include int main(){ int out = 0, tot = 0, cnt = 0; int val[] = {5, 54, 76, 91, 35, 27, 45, 15, 99, 0}; while(cnt < 10) { out = val[cnt]; tot = tot + 0xffffffff/out; cnt++; } printf("\n Total = [%d]\n", tot); return 0;}

         簡(jiǎn)單說(shuō)明一下這段代碼要做什么事。獲取 val 數(shù)組中每一個(gè)值，將其賦值給 out 變量，然后將 tot 之前的值與 0xffffffff/out 的結(jié)果值累加，賦值給 tot 變量。

         這里遇到的問(wèn)題是，當(dāng)執(zhí)行這段代碼編譯后的可執(zhí)行程序時(shí)，產(chǎn)生以下錯(cuò)誤：

         $ ./gdb-testFloating point exception (core dumped)

         因此，要調(diào)試這段代碼，第一步是使用 -g 選項(xiàng)編譯程序。命令如下：

         gcc -g -Wall gdb-test.c -o gdb-test

         接著，讓我們運(yùn)行 GDB 調(diào)試器并指定要調(diào)試的可執(zhí)行程序。命令如下：

        gdb ./gdb-test

         現(xiàn)在，我剛才得到的錯(cuò)誤是 Floating point exception，大部分人可能已經(jīng)知道，這是因?yàn)?n % x，當(dāng) x 為 0 時(shí)導(dǎo)致的錯(cuò)誤。所以，考慮到這一點(diǎn)，我在 11 行代碼除法運(yùn)算的位置處添加了一個(gè)斷點(diǎn)。如下：

         (gdb)&;break 11

         注意 (gdb) 是調(diào)試器的提示信息，我只輸入了 break 11 命令。

         現(xiàn)在，讓 GDB 開(kāi)始運(yùn)行程序：

         run

         當(dāng)斷點(diǎn)第一次被命中時(shí)，GDB 顯示如下輸出：

         Breakpoint 1, main () at gdb-test.c:11

         11 tot = tot + 0xffffffff/out;

         (gdb)

         正如你所看到的那樣，調(diào)試器會(huì)顯示斷點(diǎn)所在的行代碼?，F(xiàn)在，讓我們打印出此時(shí) out 的值。如下：

         (gdb) print out$1 = 5(gdb)

         如上所示，值 5 被打印出來(lái)了。這個(gè)時(shí)候一切都還是正常的。讓調(diào)試器繼續(xù)執(zhí)行程序直到命中下一個(gè)斷點(diǎn)，可以通過(guò)使用 c 命令來(lái)完成：

         重復(fù)上述操作，直到 out 值變?yōu)?0 時(shí)。

         .........Breakpoint 1, main () at gdb-test.c:1111 tot = tot + 0xffffffff/out;(gdb) print out$2 = 99(gdb) cContinuing.Breakpoint 1, main () at gdb-test.c:1111 tot = tot + 0xffffffff/out;(gdb) print out$3 = 0(gdb)

         現(xiàn)在，為了進(jìn)一步確認(rèn)問(wèn)題，我使用 GDB 的 s(或 step) 命令代替 c 命令。因?yàn)椋抑幌胱尞?dāng)前程序在第 11 行之后暫停，再一步步執(zhí)行，看看這個(gè)時(shí)候是否會(huì)發(fā)生崩潰。

         以下是執(zhí)行之后輸出信息：

         (gdb) sProgram received signal SIGFPE, Arithmetic exception.0x080484aa in main () at gdb-test.c:1111 tot = tot + 0xffffffff/out;

         是的，如上輸出的第一行內(nèi)容所示，這就是拋出異常的地方。當(dāng)我再次嘗試運(yùn)行 s 命令時(shí)，問(wèn)題最終也得到了確認(rèn)：

         (gdb) sProgram terminated with signal SIGFPE, Arithmetic exception.The program no longer exists.

         通過(guò)這種方式，你就可以使用 GDB 調(diào)試你的程序。

         以上就是扣丁學(xué)堂解析如何在Linux 中如何使用gdb調(diào)試C程序的詳細(xì)介紹，GDB 提供了很多功能供用戶研究和使用，想要了解更多請(qǐng)關(guān)注扣丁學(xué)堂官網(wǎng)、微信等平臺(tái)，只要你好好學(xué)習(xí)看扣丁學(xué)堂的Linux視頻教程就能學(xué)會(huì)成為L(zhǎng)inux開(kāi)發(fā)工程師大神linux培訓(xùn)技術(shù)交流群：528072558，扣丁學(xué)堂是值得選擇的Linux培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，這里是國(guó)內(nèi)首屈一指的IT培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，根據(jù)時(shí)代要求，鑄就高新人才，為大家圓高薪夢(mèng)想。

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