在 Linux 中如何使用 gdb 調試 C 程序

在我們開始之前，值得一提的是，文章中的所有說明和示例都已經在 Ubuntu 14.04 LTS 中測試過。教程中的示例代碼都是 C 語言寫的；使用的 shell 為 bash（4.3.11）；GDB 版本為 7.7.1。

GDB 調試器基礎

通俗的講，GDB 可以讓你看到程序在執行過程時的內部流程，並幫你明確問題的所在。我們將在下一節通過一個有效的示例來討論 GDB 調試器的用法，但在此之前，我們先來探討一些之後對你有幫助的基本要點。

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

想要了解 gcc 編譯器手冊頁中關於 -g 命令行選項相關的內容，請看這裡。

下一步，確保在你的系統中已經安裝 GDB 調試器。如果沒有安裝，而且你使用的是基於 Debian 的系統（如 Ubuntu），那麼你就可以使用以下命令輕鬆安裝該工具：

sudo apt-get install gdb

在其他發行版上的安裝方法，請看這裡。

現在，當你按照上述的方式編譯完程序（gcc -g 命令行選項），同時也已經安裝好 GDB 調試器，那麼你就可以使用以下命令讓程序在調試模式中運行：

gdb [可執行程序的名稱]

這樣做會初始化 GDB 調試器，但你的可執行程序此時還不會被啟動。在這個時候你就可以定義調試相關的設置。例如，你可以在特定行或函數中設置一個斷點讓 GDB 在該行暫停程序的執行。

接著，為了啟動你的程序，你必須輸入執行以下 gdb 命令：

run

在這裡，值得一提的是，如果你的程序需要一些命令行參數，那麼你可以在這裡指定這些參數。例如：

run [參數]

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

GDB 調試器用例

現在我們對 GDB 及其用法有了基本的概念。因此，讓我們舉例來應用所學的知識。這是一段示例代碼：

#include <stdio.h>

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;
}

簡單說明一下這段代碼要做什麼事。獲取 val 數組中每一個值，將其賦值給 out 變數，然後將 tot 之前的值與 0xffffffff/out 的結果值累加，賦值給 tot 變數。

這裡遇到的問題是，當執行這段代碼編譯後的可執行程序時，產生以下錯誤：

$ ./gdb-test
Floating point exception (core dumped)

因此，要調試這段代碼，第一步是使用 -g 選項編譯程序。命令如下：

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

接著，讓我們運行 GDB 調試器並指定要調試的可執行程序。命令如下：

gdb ./gdb-test

現在，我剛才得到的錯誤是 Floating point exception，大部分人可能已經知道，這是因為 n % x，當 x 為 0 時導致的錯誤。所以，考慮到這一點，我在 11 行代碼除法運算的位置處添加了一個斷點。如下：

(gdb)&;break 11

注意 (gdb) 是調試器的提示信息，我只輸入了 break 11 命令。

現在，讓 GDB 開始運行程序：

run

當斷點第一次被命中時，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，調試器會顯示斷點所在的行代碼。現在，讓我們列印出此時 out 的值。如下：

(gdb) print out
$1 = 5
(gdb)

如上所示，值 5 被列印出來了。這個時候一切都還是正常的。讓調試器繼續執行程序直到命中下一個斷點，可以通過使用 c 命令來完成：

c

重複上述操作，直到 out 值變為 0 時。

...
...
...
Breakpoint 1, main () at gdb-test.c:11
11 tot = tot + 0xffffffff/out;
(gdb) print out
$2 = 99
(gdb) c
Continuing.

Breakpoint 1, main () at gdb-test.c:11
11 tot = tot + 0xffffffff/out;
(gdb) print out
$3 = 0
(gdb)

現在，為了進一步確認問題，我使用 GDB 的 s（或 step） 命令代替 c 命令。因為，我只想讓當前程序在第 11 行之後暫停，再一步步執行，看看這個時候是否會發生崩潰。

以下是執行之後輸出信息：

(gdb) s

Program received signal SIGFPE, Arithmetic exception.
0x080484aa in main () at gdb-test.c:11
11 tot = tot + 0xffffffff/out;

是的，如上輸出的第一行內容所示，這就是拋出異常的地方。當我再次嘗試運行 s 命令時，問題最終也得到了確認：

(gdb) s

Program terminated with signal SIGFPE, Arithmetic exception.
The program no longer exists.

通過這種方式，你就可以使用 GDB 調試你的程序。

總結

GDB 提供了很多功能供用戶研究和使用，在這裡，我們僅僅只介紹了很少一部分內容。通過 GDB 的手冊頁可以進一步了解這個工具，當你在調試代碼的時候，嘗試使用一下它。GDB 調試器有一定的學習難度，但是它很值得你下功夫學習。

via: https://www.howtoforge.com/tutorial/how-to-debug-c-programs-in-linux-using-gdb/

作者：Ansh 譯者：zhb127 校對：jasminepeng

本文由 LCTT 原創編譯，Linux中國 榮譽推出

本文轉載來自 Linux 中國: https://github.com/Linux-CN/archive