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[Linux]GDB调试技巧

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   634 words   3 minutes 

命令行参数

gdb有下面几种运行方式：

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// 1. 通过coredump文件，或者存在的进程id分析，不会拉起新进程
gdb [options] [executable-file [core-file or process-id]]
// 2. 带参数运行程序
gdb [options] --args executable-file [inferior-arguments ...]
// 3. redhat等含有用于调试python的工具
// gdb [options] [--python|-P] script-file [script-arguments ...]

几个值得注意的参数：

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// 和上面的类似，使用参数指定的
--args             Arguments after executable-file are passed to inferior
--core=COREFILE    Analyze the core dump COREFILE.
--pid=PID          Attach to running process PID.
--exec=EXECFILE    Use EXECFILE as the executable.
// 远程调试
-b BAUDRATE        Set serial port baud rate used for remote debugging.
-l TIMEOUT         Set timeout in seconds for remote debugging.
// 运行某个文件中的gdb指令
--command=FILE, -x Execute GDB commands from FILE.
// 运行某gdb指令，如gdb a.out -ex r开启文件并立即运行
--eval-command=COMMAND, -ex   Execute a single GDB command.
--directory=DIR    Search for source files in DIR.
--se=FILE          Use FILE as symbol file and executable file.

简单的例子：coredump分析

gdb的一大用处是通过coredump文件分析程序哪里发生了错误。首先要打开coredump生成开关：

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// 可以先运行 ulimit -a 查看所有限制，或者运行 ulimit -c 查看当前coredump设置
// 设置成无限可能会生成数GB的coredump文件
// 这条命令重启后无效
ulimit -c unlimited

coredump文件会默认生成在程序相同目录下。如果没有对应文件，可以查看/etc/sysctl.conf:

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// 生成目录格式，%e 程序名 %p 进程id %s 信号 %t 时间 %e 命令名
kernel.core_pattern =/data/coredump/core%e%p
// 1表示使用procid命名，0表示不使用
kernel.core_uses_pid= 0

我们先编写一个简单的c程序main.c，它试图从非法地址读取数据：

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int main(){
    int a = *((int *)NULL);
    return 0;
}

编译，一定要加上-g选项：

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gcc -o test_worker main.c -g

运行，果然dump：

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./test_worker
Segmentation fault (core dumped)

然后使用第一节里的第一种方式启动， 携带coredump文件：

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gdb ./test_worker core.xxx.xxx

进去后就能看到dump的地方以及原因。使用bt查看coredump时栈顶的信息：

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Core was generated by `./t'.
Program terminated with signal 11, Segmentation fault.
#0  0x0000000000400564 in main () at t.c:13
13	    int a = *((int *)NULL);
Missing separate debuginfos, use: debuginfo-install glibc-2.17-106.el7_2.4.x86_64
(gdb) bt
#0  0x0000000000400564 in main () at t.c:13

GDB的用法

GDB Online Docs

GDB启动时会读取二进制文件的符号表，然后进入调试命令行。这里可以运行各种命令查看程序的符号表、变量、内存值以及控制程序的运行。

控制命令

  1. file 加载一个二进制文件，直接进入gdb时可以用这个加载。参数为文件名。
  2. run (或者r) 从头运行程序一直到断点。没有断点会一直运行结束，或者直到遇到异常。可以r < a.in 重定向输入输出。
  3. continue (或者c) 运行程序一直到下一个断点。
  4. next/step (或者n/s) 单步调试，next不会在行内进入函数体，step则会跳入函数体。 参数为跳多行。
  5. until (或者 u) 直接跳出当前循环。（但是还是会被断点卡住）。参数为跳到指定行。
  6. finish 直接运行到函数返回
  7. call 运行某函数，参数为函数和参数，如 call foo(2, "hello")
  8. 回车键 重复上个指令

断点

  1. break n (或者b) 在第n行打断点
  2. b main.c:n 指定文件打断点； b main 指定函数入口处打断点； b main:label 指定函数的标签处打断点
  3. b n if i == 5 满足条件打断点，对循环尤其有效。
  4. info b 查看断点号和信息，或者 i b
  5. delete no (或者d) 删除对应编号的断点； d breakpoints 删除所有断点
  6. clear lineno 删除对应行的断点
  7. disable/enable no 屏蔽/使用对应编号的断点

查看代码和变量

  1. list (或者l) 列出10行源文件。每次从上次结束的地方开始列。
  2. list lineno 列出某行的前后源码；l main 列出某函数的源码
  3. print exp (或者p) 打印任意变量、表达式、函数、字符串、数组的值
  4. display exp 每次单步完打印该表达式
  5. watch exp 如果该表达式值改变了，打印并停止程序
  6. whatis 查询变量，函数的类型
  7. info (或者i) 查询信息 i locals 所有变量的值 i args 所有参数的值 i function 函数信息 i frame 栈信息
    i program 程序信息 i threads 线程信息

堆栈

  1. bt 查看栈信息； bt n 栈顶n层；bt -n 栈底n层

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    (gdb) bt
#0  foot () at t.c:7
#1  0x0000000000400525 in main () at t.c:15

  2. frame (或者f)查看帧信息。上面一个#号（一层）是一帧。
    frame n 查看第n帧 ；up n 上面n帧； down n 下面n帧；frame addr 查看某地址的帧

  3. info frame n/addr 帧详细信息
    ip是下条命令的地址（pc），bp是栈底的地址，sp是栈顶的地址。
    64位机的帧信息：

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    (gdb) i f 0
 // 帧地址
 Stack frame at 0x7fffffffe560:
 // rip：帧PC      帧函数名       saved rip：caller帧PC
 rip = 0x4004fd in foot (t.c:7); saved rip 0x400525
 // caller帧地址
 called by frame at 0x7fffffffe570
 source language c.
 // 帧参数地址
 Arglist at 0x7fffffffe550, args: 
 // 帧局部变量地址，caller的栈顶地址
 Locals at 0x7fffffffe550, Previous frame sp is 0x7fffffffe560
 // 帧寄存器列表
 Saved registers:
 rbp at 0x7fffffffe550, rip at 0x7fffffffe558

    32位机的帧信息：

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    (gdb) i f
 Stack level 0, frame at 0xbffff630:
 // eip：帧PC      帧函数名       saved eip：caller帧PC
 eip = 0x80483e4 in main (a.c:8); saved eip = 0xb7e31637
 source language c.
 // 帧参数地址
 Arglist at 0xbffff628, args: 
 // 帧局部变量地址，caller的栈顶地址
 Locals at 0xbffff628, Previous frame sp is 0xbffff630
 // 帧寄存器列表
 Saved registers:
 ebp at 0xbffff628, eip at 0xbffff62c

    ​

内存

100 GDB Tips

gdb中使用x命令来打印内存的值，格式为x/nfu addr。

含义为以f格式打印从addr开始的n个长度单元为u的内存值。参数具体含义如下：
a）n：输出单元的个数。
b）f：是输出格式。比如x是以16进制形式输出，o是以8进制形式输出,等等。
c）u：标明一个单元的长度。b是一个bytes，h是两个bytes（halfword），w是四个bytes（word），g是八个bytes（giant word）。

比如对一个字符串arr查看内存：（这个数组越界踩掉了总共10 char的内容，每个char在32位机上是32bit）

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(gdb) p arr
$4 = "\000\001\002\003"
// 显示11个byte，十六进制显示
(gdb) x/11xb arr
0x7fffffffe540:	0x00	0x01	0x02	0x03	0x04	0x05	0x06	0x07
0x7fffffffe548:	0x08	0x09	0x40
// 显示3个4-byte，十六进制显示
(gdb) x/3xw arr
0x7fffffffe540:	0x03020100	0x07060504	0x00400908

信号

这部分的详细内容在GDB Online Docs-5.4 Signals中。你可以自由地对程序进行发送信号（signal）、捕获信号（catch）或者处理信号（handle）。

线程

除了上文的查看线程信息之外，还可以查看详细的线程信息，参考GDB Online Docs-4 Threads，或者查看fork的情况，参考GDB Online Docs-5Forks 。

Updated on 2017-12-17
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