GDB 调试指南

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00 介绍

GDB(GNU Debugger)是 UNIX 及 UNIX-like 下的强大调试工具,可以调试 ada, c, c++, asm, minimal, d, fortran, objective-c, go, java,pascal 等语言,这一份指南我们主要以 c 来作为例子。

01 基础

1.1 判断程序是否可调试

# gdb helloworld
Reading symbols from helloWorld...(no debugging symbols found)...done.

# gdb helloworld
Reading symbols from helloWorld...done.

上面一种有 no debugging symbols found 表示不可调试,下面是可调式的。

或者 readelf 查看段信息:

1# readelf -S helloworld|grep debug
2  [28] .debug_aranges    PROGBITS         0000000000000000  0000106d
3  [29] .debug_info       PROGBITS         0000000000000000  0000109d
4  [30] .debug_abbrev     PROGBITS         0000000000000000  0000115b
5  [31] .debug_line       PROGBITS         0000000000000000  000011b9
6  [32] .debug_str        PROGBITS         0000000000000000  000011fc

如果没有输出任何 debug 信息,也不能调试。

1.2 开启 gdb 编译

加上 -g 选项:

gcc -g -o xxx xxx.c

1.3 gdb xxx 进入调试

  • b 行号或函数 添加断点
  • r 跑到下一个断点
  • s 单步跟踪
  • n 单步执行
  • p 查看当前程序的运行数据 比如:p a 输出a变量的值 输出格式可以设置: 比如p/d a 十进制输出a变量的值
  • p array@idx 可以查看数组 array 中 idx 处的值
  • 设置display,比如 display a 这样以后每次调试都会输出a变量的值
  • x 查看内存地址中的值 语法:x/
  • l 查看原程序代码,l 9 列出第9行附件的源码(l 2,8 列出2-8行之间的数据),l func 列出指定函数附件的源码
  • p x=8 在调试过程中修改变量x的值,下面生效
  • jump 实现跳转,可以是文件的行号,也可以是file:line,也可以是+num这种格式 jump address是代码行的内存地址
  • signal 产生信号量
  • return 强制返回
  • call 强制调用
  • until(简写u) 当在一个循环体内时,运行退出循环
  • until +行号 运行至某行停住,不仅仅跳出循环
  • finish 当前函数执行完,并打印函数返回时的堆栈地址和返回值及参数值等信息
  • skip 在 step 时跳过一些不想关注的函数或者某个文件的代码,如 skip function add 表示跳过函数 add,skip file step.c 跳过文件 step.c,info skip 查看跳过的信息。
  • c 继续执行 跳到下一个断点
  • bt 查看堆栈
  • where 报错时查看哪里出错,与 bt 类似
  • info b 查看断点情况
  • q 退出
  • ptype 输出结构体类型
  • info registers 显示寄存器值, info all-registers 显示所有寄存器
  • info breakpoints 可以查看所有已设置的端点

1.5 命令进阶

1.5.1 设断点

  1. info breakpoints 查看所有断点
  2. b 9 或者 b test.c:9 根据行号设置断点
  3. b func 根据函数名设置断点
  4. b test.c:9 if b==0 根据程序某个条件会出现问题,设置该条件断点(这样当出现问题时,会卡主,用来判断是否是该问题)
  5. rbreak print* 对所有 print 开头的函数都设断点,rbreak test.c:. 对test.c 中所有函数设断点
  6. tbreak test.c:9临时断点 ,即这个断点只生效一次
  7. ignore 1 30 忽略某个断点的前面 30 次执行,从第 31 次开始生效,节约时间
  8. watch a 观察某个值或表达式,什么时候发生变化
  9. disable/enable num 禁用/启用所有/某个断点
  10. clear 清除所有断点,用于清除某个函数,某行的断点,如 clear funcclear linenum
  11. delete 删除所有断点,包括watchpoints, catchpoints,用于删除断点号的断点,如 delete bnum

1.5.2 查看变量

  1. p 'test.c'::a 打印某个文件的变量,p 'main'::b 打印某个函数定义的变量
  2. p *p@10 打印指针指向的内容,@后面为打印的长度
  3. p *$.next 打印链表linkNode的下一个节点内容
  4. p/x c 按十六进制打印内容(x:十六进制,d:十进制,o:八进制,t:二进制,c:字符格式,f:浮点格式)
  5. x addr 查看内存地址值
  6. display e 程序断住显示某个变量的值

1.5.3 编辑源码

启动调试后,不想退出程序而编辑源码,如何做呢?

gdb 模式下用的默认编辑器是 /bin/ex ,如果没有或者想换成其他编辑器,如VIM,可以这样:

export EDITOR=/usr/bin/vim

gdb 模式下编辑源码:

(gdb)edit 3  # 编辑第三行
(gdb)edit func # 编辑func函数
(gdb)edit test.c:5 #编辑test.c第五行

完了之后,重新编译程序( 注意一定要带上 shell 命令,表明是shell命令 ):

(gdb)shell gcc -g -o main main.c test.c

或者这样:

启动是带上 tui(Text User Interface),可以在多个窗口调试:

gdb main -tui

1.6 带参数调试

1. 启动的时候带上参数

gdb --args xxx 参数

2. 启动之后 run 带上参数

# gdb xxx
(gdb)run 参数

3. 启动之后 set args 设置参数

# gdb xxx
(gdb) set args 参数

02 调试多进程

2.1 attach 方法

  1. 首先找到需调试的子进程:ps -ef | grep xxxpidof 进程名
  2. 进入 gdb 模式,输入 attach pid
  3. 打断点,运行进入调试

或者直接这样:gdb <program> pid(或 gdb <program> --pid pid),gdb 会 自动 attach。

如果出现如下错误:

Could not attach to process.  If your uid matches the uid of the target
process, check the setting of /proc/sys/kernel/yama/ptrace_scope, or try
again as the root user.  For more details, see /etc/sysctl.d/10-ptrace.conf
ptrace: Operation not permitted.

切换到 root 用户,将 /etc/sysctl.d/10-ptrace.conf 中的

kernel.yama.ptrace_scope = 1

改为:

kernel.yama.ptrace_scope = 0

2.2 follow-fork-mode mode 方法

  1. 进入 gdb 模式,输入 set follow-fork-mode mode (mode 可选 parent、child,表示调试父进程还是子进程)
  2. 打断点

2.3 调试已运行程序

已运行程序通常没有调试信息,但如果不能停止当前程序重新启动调试,可以:

同样的代码,再编译出一个带调试信息的版本,然后:

# gdb
(gdb) file hello
Reading symbols from hello...done.
(gdb)attach 20829

03 调试多线程

gdb 有一组命令能够辅助多线程的调试:

  • info threads:显示当前可调式的所有线程,线程 ID 前有 “*” 表示当前被调试的线程。
  • thread id:调试目标 id 指定的线程
  • set scheduler-locking [on|off|step]:多线程环境下,会存在多个线程运行,这会影响调试某个线程的结果,这个命令可以设置调试的时候多个线程的运行情况,on 表示只有当前调试的线程会继续执行,off 表示不屏蔽任何线程,所有线程都可以执行,step 表示在单步执行时,只有当前线程会执行。

04 coredump 调试

coredump 调试依赖于 core 文件,core 文件是程序非法执行后 core dump 后产生的文件。这是 Linux 系统的一种保护机制,当出现某些连开发和测试费了九牛二虎之力都没能发现的问题时,Linux 系统还提供了最后一道屏障,通过 core 文件就可以让这些问题原形毕露。

4.1 开启 core dump

要想让程序崩溃时产生 core 文件,需要开启,输入 ulimit -c,如果输出为 0,表示默认关闭 core dump。

有两种方式可以开启,一种就是通过 ulimit 命令,一种是在程序中写代码开启,这里只讲第一种,第二种参考文末的引用1

ulimit -c unlimied  # 表示不限制core文件大小
ulimit -c 10        # 设置最大大小,单位为块,一块默认为512字节

上面是临时开启,永久开启要修改 /etc/security/limits.conf 文件,增加一行:

# /etc/security/limits.conf
# <domain>        <type>  <item>  <value>
    *               soft    core    unlimited

这样就可以生成 core 文件,文件名就是 core,并且默认在当前程序所在目录下生成,如果要指定目录,则可以 echo "/tmp/corefile-%e-%p-%t" > /proc/sys/kernel/core_pattern 设置 core 文件保存在目录 "/tmp/corefile" 下,文件名格式为 “core-命令名-pid-时间戳”

还可以通过 echo 1 > /proc/sys/kernel/core_uses_pid 使得生成的 core 文件变成 core.pid,pid 是该进程的 pid。

4.2 调试 core dump

使用

gdb <program> core文件名

或者 gdb 启动后,使用

  • -core <file>
  • -c <file>

来调试 core 文件

下面是一个例子:

#include <stdio.h>
int func(int *p)
{
    int y = *p;
    return y;
}
int main()
{
    int *p = NULL;
    return func(p);
}

编译:gdb -g -o core_dump core_dump.c,用 gdb 查看 core 文件

root@root:~$ gcc core_demo.c -o core_demo -g
root@root:~$ ./core_demo 
Segmentation fault (core dumped)

root@root:~$ gdb core_demo core_demo.core.24816
...
Core was generated by './core_demo'.
Program terminated with signal 11, Segmentation fault.
#0  0x080483cd in func (p=0x0) at core_demo.c:5
5       int y = *p;
(gdb)  where
#0  0x080483cd in func (p=0x0) at core_demo.c:5
#1  0x080483ef in main () at core_demo.c:12
(gdb) info frame
Stack level 0, frame at 0xffd590a4:
 eip = 0x80483cd in func (core_demo.c:5); saved eip 0x80483ef
 called by frame at 0xffd590c0
 source language c.
 Arglist at 0xffd5909c, args: p=0x0
 Locals at 0xffd5909c, Previous frame's sp is 0xffd590a4
 Saved registers:
  ebp at 0xffd5909c, eip at 0xffd590a0
(gdb) 

可以看到,我们可以还原 core_demo 执行时的场景,并使用 where 查看当前程序调用函数栈帧,还可以使用 gdb 中的命令查看寄存器,变量等信息。

常见问题

问题 1

开启 GDB 调试时出现:

Missing separate debuginfos, use: debuginfo-install libgcc-4.8.5-28.el7_5.1.x86_64 numactl-libs-2.0.9-7.el7.x86_64

解决:

  1. 修改文件/etc/yum.repos.d/CentOS-Debuginfo.repo中的enabled参数,将其值修改为 1
  2. yum install nss-softokn-debuginfo --nogpgcheck
  3. debuginfo-install glibc 如果出现下面的问题: -bash: debuginfo-install: command not found,则先安装yum-utils,使用命令: yum install yum-utils
  4. 分别安装问题提示的两个库:use: debuginfo-install libgcc-4.8.5-28.el7_5.1.x86_64 numactl-libs-2.0.9-7.el7.x86_64

参考

1 linux下core dump总结

2 Linux Core Dump

3 GDB 调试利器


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阅读 311更新于 9月23日
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