[調試技術][GDB] GDB使用概述

前言：

linux環境下幾乎隻有gdb可用，windows環境下windbg也是以gdb作為底部承載，是以gdb的重要作用可見一斑，但gdb作為基礎套件，其不具備界面展示，是以使用起來不是很友善，這裡對其做簡要的使用說明。

前提條件：

使用gdb進行調試必須滿足以下至少一個條件：

1）在編譯時使用了-g選項，那麼得到的二進制檔案便是包含調試資訊的，那麼此二進制檔案是可調試的；

2） 編譯時沒使用-g選項增加調試資訊，但有與此二進制檔案配套的debuginfo包，那麼可以将此debuginfo包與gdb一起運作，此時相當于把調試資訊打入二進制檔案中。

注：debuginfo也是在編譯時生成的，通常是通過-g選項生成帶有調試資訊的二進制檔案，然後再使用objcopy将調試資訊從二進制檔案中分離出來，後面會介紹objcopy的使用

DebugInfo的來龍去脈：

• debuginfo是指gdb所使用的debug資訊，比如使用gcc -g選項，編譯的輸出檔案中就會包含debuginfo
• 一般情況下，都是把debuginfo和可執行檔案分開，因為放在一起，會導緻可執行檔案過大
• 如何獲得可執行檔案和debuginfo呢？使用如下指令可以

objcopy --only-keep-debug ./a.out a.out.debug    

#這裡拷貝出來，此時可執行檔案中還是有debuginfo的，多出來一個.debug檔案，原來的a.out大小不變      

• 如果把a.out瘦身呢？使用如下指令可以

objcopy --strip-debug ./a.out（也可以使用strip --strip-debug ./a.out）

#此時，在使用gdb來調試a.out的時候，已經不行了，報錯no debugging symbols found      

• 該怎麼使用debuginfo呢？使用如下指令即可

objcopy --add-gnu-debuglink=a.out.debug ./a.out
  
#此時，在使用gdb來調試a.out，發現可以了      

• 為什麼加了有debuginfo ，調試的時候有些地方仍然沒有debug資訊

 -g 選項預設不會包括一些宏定義的資訊。可以在編譯時使用-g3

GDB使用細節：

#1  - 指令補全，和shell一樣，用TAB補全，同樣有輕按兩下TAB羅列可選項的功能

#2  - 基本指令
      run     啟動程式 
      start   主函數處設定斷點，啟動程式，每次過來執行都會停住，相當于一個長期斷點
      starti  主函數處設定斷點，啟動程式，僅在第一個過來執行時會挺住，相當于一次性斷點
      set args  設定運作參數，進入互動界面後，set args arg1 arg2，依次設定參數1——arg1 和 參數2——arg2
      show args 檢視已設定的參數
      continue  一直執行，知道下一個斷點，若無斷點，則一直執行到程式結束
      bt      輸出目前調用棧
      n       step over 
      s       step into
      
      break   設定斷點
                break lineno                      目前檔案的指定行處
                break filename:lineno             特定檔案的指定行處
                break functionname                目前檔案的指定函數入口
                break filename:functionname       特定檔案的指定函數入口
                break *address                    某個虛拟位址
                break                             下一條指令處
                break ... if xxx                  滿足xxx條件，停在...處（...為上面提到的lineno、functionname等等）
                                                  比如：break printf if i>100
      info    檢視相關資訊
                info break                        檢視斷點資訊
                info threads                      檢視線程資訊
                info r                            檢視寄存器資訊
                
      condition 為斷點加條件（類似于break ... if xxx，更細化）
                假設已經設定了斷點3
                condition 3 a>10                  當a>10的時候，在3号斷點停住
                condition 3                       清除加在3号斷點上的條件（比如上面的a>10）
                
      ignore 3 100                                進入斷點3的前100次将被忽略，從101次開始斷點才有效                
            
                                          
#3  - 多程序調試
      預設情況下，gdb跟蹤父程序
      可以在任何時候設定跟蹤子程序：set follow-fork-mode childe
      
      那麼exec系列函數是否能夠使用gdb跟蹤呢？
      
#4  - 多線程調試
      info threads    檢視所有線程（其中帶*号的為目前線程）
      thread 2        切換到2号線程
      where           輸出線程調用棧（對應bt）
      break ... thread 2  為2号線程打上斷點（...為之前提到的lineno、functionname等等）      

進階用法：

#1  輸出字元串
      p （char *）字元串初始位址
      
#2  輸出完整字元串
      gdb的字元串輸出有長度限制，最多隻能輸出多少個，可使用show print elements檢視
      當字元串商都超過這個限制時，可以通過set print elements N，來把這個限制擴充到N個字元
      
#3  gdb value <optimized out>的解決方式
        調整優化深度，預設優化深度為-O2，調整為-O0即可
        
===================================================GDB 進階=====================================================

#1    http://linuxtools-rst.readthedocs.io/zh_CN/latest/tool/gdb.html

#2    列印表達式
            print 表達式：簡記為 p ，其中“表達式”可以是任何目前正在被測試程式的有效表達式，比如目前正在調試C語言的程式，
                         那麼“表達式”可以是任何C語言的有效表達式，包括數字，變量甚至是函數調用。
            print a：将顯示整數 a 的值
            print ++a：将把 a 中的值加1,并顯示出來
            print name：将顯示字元串 name 的值
            print gdb_test(22)：将以整數22作為參數調用 gdb_test() 函數
            print gdb_test(a)：将以變量 a 作為參數調用 gdb_test() 函數
            display 表達式：在單步運作時将非常有用，使用display指令設定一個表達式後，它将在每次單步進行指令後，緊接着輸
                           出被設定的表達式及值。如： display a
            watch 表達式：設定一個監視點，一旦被監視的“表達式”的值改變，gdb将強行終止正在被調試的程式。如： watch a
            whatis ：查詢變量或函數
            info function： 查詢函數
            擴充info locals： 顯示目前堆棧頁的所有變量
            
#3    查詢運作資訊
            where/bt ：目前運作的堆棧清單；
            bt backtrace 顯示目前調用堆棧
            up/down 改變堆棧顯示的深度
            set args 參數:指定運作時的參數
            show args：檢視設定好的參數
            info program： 來檢視程式的是否在運作，程序号，被暫停的原因。
            
#4          分割視窗
            layout：用于分割視窗，可以一邊檢視代碼，一邊測試：
            layout src：顯示源代碼視窗
            layout asm：顯示反彙編視窗
            layout regs：顯示源代碼/反彙編和CPU寄存器視窗
            layout split：顯示源代碼和反彙編視窗
            Ctrl + L：重新整理視窗
            
#5          更強大的工具 --    cgdb
            cgdb可以看作gdb的界面增強版,用來替代gdb的 gdb -tui。cgdb主要功能是在調試時進行代碼的同步顯示，這無疑增加了調試的友善性，
            提高了調試效率。界面類似vi，符合unix/linux下開發人員習慣;如果熟悉gdb和vi，幾乎可以立即使用cgdb。