Linux下程序調(diào)試研究

摘 要：本文通過對linux下調(diào)試工具gdb工作原理的研究，結(jié)合gdb常用命令，設(shè)置斷點、查看變量、改變程序執(zhí)行方式，運用gdb調(diào)試并修改程序，達到了程序調(diào)試的目標。

關(guān)鍵詞：gdb調(diào)試；斷點；變量；流程

中圖分類號：TP316.81 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 22-0000-02

隨著Linux的興起，越來越多的人在Linux下開發(fā)程序，對于用慣了IDE開發(fā)工具的那些人來說，會覺得還是Windows下的IED工具不錯。其實，gdb是GNU組織的調(diào)試器，也是Linux環(huán)境下進程程序除錯的常用工具。調(diào)試是將編制的程序在正式投入實際運行之前，運用手工或編譯程序等方法進行測試，對程序中的語法錯誤和邏輯錯誤進行修正的過程。為了保證計算機信息系統(tǒng)運行的正確性，調(diào)試是編程中必不可少的環(huán)節(jié)。本文詳細研究了gdb調(diào)試的工作原理，并演示其調(diào)試過程。

一、準備

（一）使用vim編輯接口文件mysum.h代碼

（二）使用gcc編譯

加上-o參數(shù)指定生成的可執(zhí)行文件名testsum，默認為a.out；加上-g參數(shù)，生成可調(diào)試的執(zhí)行文件testsum，此執(zhí)行文件中含有調(diào)試信息，如果調(diào)試不包含提示信息的目標代碼，程序中的函數(shù)名、變量名全部使用運行時的內(nèi)存地址表示，查看和調(diào)試都不方便。命令如下：

gcc-g-o testsum testsum.c mysum.c或者：

gcc testsum.c mysum.c-g-otestsum

完成以上的準備工作，剩下的就該gdb出馬了。使用gdb調(diào)試：

gdb testsum（可執(zhí)行文件名），顯示有關(guān)gdb的版權(quán)與配置信息，出現(xiàn)（gdb）提示符，說明gdb已經(jīng)準備好了，接收命令輸入。其實gdb除了可以調(diào)試可執(zhí)行程序外，也可以調(diào)試程序運行非正常退出產(chǎn)生的core文件，甚至可以通過進程PID，進行遠程調(diào)試。

二、使用gdb暫停程序的執(zhí)行

（一）使用命令break（可以簡寫為b）條件設(shè)置斷點

b 12 表示在程序代碼的第12行設(shè)置斷點；

b functionname 表示在函數(shù)的入口處設(shè)置斷點；

b 0x40057a 表示在地址40057a處設(shè)置斷點；

b functionname if argument==100 表示當functionname函數(shù)中的變量argument為100時，程序?qū)嵤┲袛啵?/p>

（二）使用命令watch根據(jù)表達式的值暫停程序

watch變量（表達式）表示當變量的值或表達式發(fā)生變化時，暫停程序執(zhí)行；

rwatch變量（表達式）表示當讀取到變量的值或表達式時，暫停程序執(zhí)行；

awatch變量（表達式）表示當讀寫變量的值或表達式時，暫停程序執(zhí)行；

（三）使用命令handle根據(jù)捕捉到的信號與設(shè)置的參數(shù)不同，影響gdb的處理結(jié)果

基本命令格式：handle argu signals，其中argu的可能取值：

stop：表示收到信號后，暫停程序

nostop：表示收到信號后，不暫停程序，出現(xiàn)信號的信息

print：表示收到信號后，顯示信號信息

noprint：表示收到信號后，不顯示信號信息

pass or noignore：表示gdb把信號交給被調(diào)試的程序處理

nopass or ignore：表示gdb不把信號交給被調(diào)試的程序處理

三、使用gdb查看程序的運行數(shù)據(jù)

（一）print命令（可以簡寫為p）查看變量信息

p /format variablename：表示查看variablename變量的內(nèi)容，其中/format可以使用表1中的參數(shù)替換，對應含義見前。

例：p i查看i變量的值，默認是十進制格式查看變量的內(nèi)容，結(jié)果為$2=17

p /d i查看i變量十進制格式的內(nèi)容，結(jié)果為 $3=17

p /x i 查看i變量十六進制格式的內(nèi)容，結(jié)果為$4=0x11

p /t i 查看i變量二進制格式的內(nèi)容，結(jié)果為 $4=10001

（二）examine（可以簡寫為x）命令查看內(nèi)存信息

examine /n format u + 內(nèi)存地址（指針變量）：表示查看指定內(nèi)存地址或指針變量的內(nèi)容，/n表示顯示內(nèi)存長度， format的格式含義見表1，u表示以特定字節(jié)數(shù)表示，默認是四個字節(jié)，b、h、w、g分別表示單字節(jié)、雙字節(jié)、四字節(jié)和八個字節(jié)，顯示情況與最近一次顯示變量的表示方式有關(guān)。

（三）backtrace（可以簡寫為bt）命令查看棧內(nèi)信息

backtrace [n]：表示查看棧頂上n層棧信息；backtrace [-n]：表示查看棧底上n層棧信息；backtrace：只用命令表示打印所有棧信息。

例：#0 main （argc=1， argv=0x7fffffffe538） at testsum.c：9

四、具體使用gdb調(diào)試程序

由于本程序中，一方面通過函數(shù)mysum通過傳入?yún)?shù)的形式mysum（1，100）的方式計算1-100的和，另一方面通過main函數(shù)中的自己實現(xiàn)求1-100的和，很明顯發(fā)現(xiàn)結(jié)果是函數(shù)mysum的運行結(jié)果不對。在編譯過程中通過加入?yún)?shù)-g實現(xiàn)可執(zhí)行文件包含調(diào)試信息。

首先：使用gdb testsum命令后，進入到gdb調(diào)試環(huán)境，必要的提示信息后，直到“（gdb）”提示符出現(xiàn)后，表明gdb已經(jīng)做好了交互調(diào)試的準備。

接著：查看源碼信息，設(shè)置斷點，b main；b mysum；b 11；b 12；分別在main函數(shù)、mysum函數(shù)、第11行、第12行設(shè)置了斷點，i b命令查看斷點信息，確認斷點信息。

然后：使用r命令運行程序，程序在第一個斷點即main方法處停下，使用n命令執(zhí)行下一條指令，再次使用n，當?shù)谌问褂胣命令，就會發(fā)現(xiàn)指令的執(zhí)行一直在第8行和第9行之間跳轉(zhuǎn)，for循環(huán)的執(zhí)行就是不停的判斷條件，并執(zhí)行指令。使用c命令，全部執(zhí)行完for循環(huán)，p i查看i的變量為101，p result結(jié)果為5050，結(jié)果正確。

最后：使用命令n進入下一語句，使用s命令步入mysum函數(shù)內(nèi)部，可以多次使用n命令觀察程序的執(zhí)行流程，使用b mysum if i=98，設(shè)置條件斷點，當i=98時，程序暫停，使用n執(zhí)行語句，最后查看mysum函數(shù)退出前i=100，發(fā)現(xiàn)是for的退出條件設(shè)置問題，修改為for（i=m；i<=n；i++）問題解決。

總結(jié)整個調(diào)試過程，gdb調(diào)試和其他調(diào)試工具都是一樣的功能。主要通過以下步驟完成調(diào)試：

（1）編譯代碼，加入調(diào)試信息。

（2）啟動gdb調(diào)試環(huán)境，設(shè)置斷點，根據(jù)須要在斷點處暫停程序。

（3）查看暫停程序中變量的內(nèi)容，函數(shù)的棧、指針等內(nèi)容。

（4）改變程序的運行方式，單步執(zhí)行程序，查看程序的執(zhí)行流程。

經(jīng)過以上步驟，發(fā)現(xiàn)問題所在，修改代碼，改正錯誤。gdb調(diào)試工具雖說是基于命令行的調(diào)試工具，卻比VC等圖形化調(diào)試工具更為強大。gdb也可以調(diào)試程序非正常退出時生成的core文件，甚至在服務器端正在運行的程序，通過制定進程pid，使用gdb進行遠程調(diào)試，這也許是gdb一直經(jīng)久不衰的原因吧！

參考文獻：

[1]Frank M.Carrano Timothy Henry.景麗，譯.C++數(shù)據(jù)抽象和問題求解（第6版）[M].北京：清華大學出版社，2013.

[2]Eric S.Roberts.閃四清，譯.C程序設(shè)計的抽象思維[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[作者簡介]郭書超（1977-），男，講師，碩士，研究方向：軟件開發(fā)。