linux下用gdb调试c程序的总结
目录
- 单步执行和跟踪函数调用
- 断点
- 观察点
- 段错误
- 单步执行和跟踪函数调用
看下面的程序:
include <stdio.h>
int add_range(int low, int high)
{
int i, sum;
for (i = low; i <= high; i++)
sum = sum + i;
return sum;
}
int main(void)
{
int result[100];
result[0] = add_range(1, 10);
result[1] = add_range(1, 100);
printf("result[0]=%d\nresult[1]=%d\n", result[0], result[1]);
return 0;
}
$ gcc -g main.c -o main
$ gdb main
-g的作用是在目标文件中加入源代码的信息,比如目标文件中第几条机器指令对应源代码的第几行,但并不是把整个源文件嵌入到目标文件中,所以在调试时目标文件时必须保证gdb也能找到源文件。
list(或l) 行号 列出从第几行开始的源代码
list(或l) 函数名 列出某个函数的源代码
start命令 开始执行程序
run(简写为r) 从头开始连续而非单步执行程序
next命令(简写为n) 控制这些语句一条一条地执行
step命令(简写为s) 进入函数中去执行
continue命令(简写为c)连续运行而非单步运行,程序到达断点会自动停下来
finish命令 执行到当前函数返回,然后停下来等待命令
backtrace命令(简写为bt)可以查看函数调用的栈帧（查看各级函数调用及参数）
frame命令(简写为f) 选择栈帧
info命令(简写为i) i breakpoints 查看已经设置的断点
i 变量名 查看局部变量的值
i locals 查看当前栈帧局部变量的值
- print命令(简写为p) 打出变量的值
例如：
(gdb) bt //查看函数调用的栈帧
0 add_range (low=1, high=10) at gdb1.c:6
1 0x0000000000400516 in main () at gdb1.c:13
(gdb) f 1 //选择1号栈帧然后查看局部变量
1 0x0000000000400516 in main () at gdb1.c:13
13 result[0] = add_range(1, 10);
(gdb) i locals //查看局部变量
result = {-7984, 32767, 291519488, 62, 0, 0, -134231144, 0}
set命令 修改变量的值
print命令 也可修改变量的值,因为print命令后面跟的是表达式,而我们知道赋值和函数调用也都是表达式,所以还可以用print来修改变量的值,或者调用函数。例如：
(gdb) p result[2]=33
$5 = 33
(gdb) p printf("result[2]=%d\n", result[2])
result[2]=33
$6 = 13 //printf的返回值表示实际打印的字符数,所以$6的结果是13。
- 断点
断点调试实例：输入123回车，输入123456回车，观察结果
include <stdio.h>
int main(void)
{
int sum = 0, i = 0;
char input[5];
while (1) {
scanf("%s", input);
for (i = 0; input[i] != '\0'; i++)
sum = sum * 10 + input[i] - '0';
printf("input=%d\n", sum);
}
return 0;
}
如果变量要赋初值,start不会跳过变量定义语句。因此sum被列为重点怀疑对象,我们可以用display命令使得每次停下来的时候都显示当前sum值，undisplay可以取消对先前设置的那些变量的跟踪。
- break命令 表示在某一个函数开头设断点。参数可以使行号，也可以是函数名。
//可以带条件 break 9 if sum != 0
delete breakpoints (n)命令 表示删除某个或者全部断点
disable breakpoints (n)命令 表示禁用某个或者全部断点
enable breakpoints (n)命令 表示启用某个或者全部断点
display命令(简写为d) display i 使得每次停下来的时候都显示当前i值
undisplay 取消对先前设置的那些变量的跟踪
观察点
观察点调试实例：输入123回车，输入123456789回车，输入12345回车
include <stdio.h>
int main(void)
{
int sum = 0, i = 0;
char input[5];
while (1) {
sum = 0;
scanf("%s", input);
for (i = 0; input[i] != '\0'; i++)
sum = sum * 10 + input[i] - '0';
printf("input=%d\n", sum);
}
return 0;
}
- info命令(简写为i) i breakpoints 查看已经设置的断点
i 变量名 查看局部变量的值
i locals 查看当前栈帧局部变量的值
watch 设置观察点
info watchpoints 查看当前设置了哪些观察点
x 从某个位置开始打印存储器的一段内容,全部当成字节来看,而不区分哪些字节属于哪些变量
x/7b input //7b是打印格式,b表示每个字节一组,7表示打印7组
删除原来设的断点,从头执行程序,重复上次的输入,用watch命令设置观察点
(gdb) delete breakpoints
Delete all breakpoints? (y or n) y
(gdb) start
Breakpoint 1 at 0x80483b5: file main.c, line 5.
Starting program: /home/akaedu/main
main () at main.c:5
5 int sum = 0, i = 0;
(gdb) n
9 sum = 0;
(gdb) (直接回车)
10 scanf("%s", input);
(gdb) (直接回车)
12345
11 for (i = 0; input[i] != '\0';i++)
(gdb) watch input[5]
Hardware watchpoint 2: input[5]
(gdb) i watchpoints
Num Type Disp Enb Address What
2 hw watchpoint keep y input[5]
(gdb) c
Continuing.
Hardware watchpoint 2: input[5]
Old value = 0 '\0'
New value = 1 '\001'
0x0804840c in main () at main.c:11
11 for (i = 0; input[i] != '\0';i++)
(gdb) c
Continuing.
Hardware watchpoint 2: input[5]
Old value = 1 '\001'
New value = 2 '\002'
0x0804840c in main () at main.c:11
11 for (i = 0; input[i] != '\0';i++)
(gdb) c
Continuing.
Hardware watchpoint 2: input[5]
Old value = 2 '\002'
New value = 3 '\003'
0x0804840c in main () at main.c:11
11 for (i = 0; input[i] != '\0';i++)
如果输入的不是数字而是字母或别的符号也能算出结果来,这显然是不对的,可以在循环中加上判断条件:
while (1) {
sum = 0;
scanf("%s", input);
for (i = 0; input[i] != '\0'; i++) {
if (input[i] < '0' || input[i] > '9') {
printf("Invalid input!\n");
sum = -1;
break;
}
sum = sum*10 + input[i] - '0';
}
printf("input=%d\n", sum);
}
- 段错误
段错误调试实例一
include <stdio.h>
int main(void)
{
int man = 0;
scanf("%d", man);
return 0;
}
调试过程如下:
$ gdb main
......
(gdb) r
Starting program: /home/akaedu/main
123
Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0xb7e1404b in _IO_vfscanf () from /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6
(gdb) bt
0 0xb7e1404b in _IO_vfscanf () from /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6
1 0xb7e1dd2b in scanf () from /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6
2 0x0804839f in main () at main.c:6
在gdb中运行,遇到段错误会自动停下来,这时可以用命令查看当前执行到哪一行代码了。gdb显示段错误出现在_IO_vfscanf函数中,用bt命令可以看到这个函数是被我们的scanf函数调用的,所以是scanf这一行代码引发的段错误。仔细观察程序发现是man前面少了个&。
上一节我们调试了一个输入字符串转整数的程序,最后提出修正Bug的方法是在循环中加上判断条件,如果不是数字就报错退出,不仅输入字母可以报错退出,输入超长的字符串也会报错退出。然而真的把两个Bug一起解决了吗?这其实是一种治标不治本的办法,因为并没有制止scanf的访问越界。我说过了,使用scanf函数是非常凶险的。表面上看这个程序无论怎么运行都不出错了,但假如我们把while (1) 循环去掉,每次执行程序只转换一个数:
段错误调试实例二
include <stdio.h>
int main(void)
{
int sum = 0, i = 0;
char input[5];
scanf("%s", input);
for (i = 0; input[i] != '\0'; i++) {
if (input[i] < '0' || input[i] > '9') {
printf("Invalid input!\n");
sum = -1;
break;
}
sum = sum*10 + input[i] - '0';
}
printf("input=%d\n", sum);
return 0;
}
然后输入一个超长的字符串,看看会发生什么:
$ ./main
1234567890
Invalid input!
input=-1
看起来正常。再来一次,这次输个更长的:
$ ./main
1234567890abcdef
Invalid input!
input=-1
Segmentation fault
又段错误了。我们按同样的方法用gdb调试看看:
$ gdb main
......
(gdb) r
Starting program: /home/akaedu/main
1234567890abcdef
Invalid input!
input=-1
Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x0804848e in main () at main.c:19
19 }
(gdb) l
14 }
15 sum = sum*10 + input[i] - '0';
16 }
17 printf("input=%d\n", sum);
18 return 0;
19 }
gdb指出,段错误发生在第19行。可是这一行什么都没有啊,只有表示main函数结束的}括号。这可以算是一条规律,如果某个函数中发生访问越界,很可能并不立即产生段错误,而在函数返回时却产生段错误。
想要写出Bug-free的程序是非常不容易的,即使scanf读入字符串这么一个简单的函数调用都会隐藏着各种各样的错误,有些错误现象是我们暂时没法解释的:为什么变量i的存储单元紧跟在input数组后面?为什么同样是访问越界,有时出段错误有时不出段错误?为什么访问越界的段错误在函数返回时才出现?还有最基本的问题,为什么scanf输入整型变量就必须要加&,否则就出段错误,而输入字符串就不要加&?
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- 2009-08-10
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