gdb常用命令及使用gdb调试多进程多线程程序

一、常用普通调试命令

1.简单介绍GDB

介绍: gdb是Linux环境下的代码调试⼯具。
使⽤:需要在源代码⽣成的时候加上 -g 选项。
开始使⽤: gdb binFile
退出: ctrl + d 或 quit

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2.调试过程

(1)list命令

  • list  linenum        显⽰binFile第linenum行周围的源代码,接着上次的位置往下列,每次列10⾏。
  • list  function       显示函数名为function的函数的源程序
  • list                     显示当前行后面的源程序
  • list -                  显示当前行前面的源程序
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(2)run或r

    运行程序。
  • run args         run命令可以直接接命令行参数值,也可以在执行run之前通过 set args + 参数值实现。gdb常用命令及使用gdb调试多进程多线程程序

(3)break(b)

打断点,使用方法:
  • b  linenum                           在某行打断点
  • b  +offset/-offset                  在当前行号的前面或后面offset停住
  • b  filename:linenum             在某文件的某行打断点
  • b  filename:function            在某文件某个函数入口停住
  • b  *address                         在程序的运行地址处停住
  • b                                         没有参数在下一句停住
  • b where if condition            当某个条件满足时,在某一行停住(这个很有用,比如b 10 if ret == 5)
  • breaktrace(或bt)                 查看各级函数调⽤及参数
  • delete breakpoints            删除所有断点
  • delete breakpoints n         删除序号为n的断点
  • disable breakpoints           禁⽤断点
  • enable breakpoints            启⽤断点
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对于break命令,我们要灵活使用。例如打多个断点。多线程程序中我们可以主函数中线程创建后立即打断点,执行线程函数入口打断点等。

(4)单步命令

    普通用法就不说了。
  • step count         一次性执行count步,如果有函数会进入函数
  • next count         一次执行count,不进入函数
  • finish                 运行程序,直到当前函数完成返回,并打印函数返回时的堆栈地址和返回值以及参数信息
  • until                   退出循环体(尤其是针对for循环这种,很烦的)

(5)continue命令
continue(或c):从当前位置开始连续⽽⾮单步执⾏程序

    当程序被停住之后,可以使用continue(c)命令,恢复程序的运行直到程序结束,或到达下一个断点。这里要注意如果没有断点程序是会直接结束的。

(6)print(p)命令

    这个命令比较常用,用来查看我们想看的内容。比如有关数组可以看全部,也可以看从左到右某一部分:

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    print命令针对变量查看的输出格式有:
  • x 按十六进制格式显示变量
  • d 按十进制格式显示变量
  • u 按十六进制格式显示无符号整型
  • o 按八进制格式显示变量
  • t 按二进制格式显示变量t 按二进制格式显示变量
  • a 按十六进制格式显示变量
  • c 按字符格式显示变量
  • f 按浮点数格式显示变量

(7)watch命令

    这个命令比较有用。watch一般用来观察某个表达式(变量也是一种表达式)的值是否有变化,如果有变化,马上停住程序。我们有一下几种方法设置观察点:
  • watch   expr                 为表达式expr设置一个观察点,一旦表达式值有变化,马上停住程序
  • rwatch  expr                  当表达式expr被读时,停住程序
  • awatch expr                  当表达式的值被读或被写时,停住程序。
  • info      watchpoints       列出所有观察点(info指令通常可以去套 举例如下,演示观测*i的值,一旦变化停下来:

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    在循环中我们也可以使用watch,配合ignore,它是除了until命令之外又一个可以让我们跳出循环的方法,不过watch+ignore更强大,可以任意跳转到第i次循环。它们的意思就是观察一个变量,可以理解为断点,ignore这个断点多少次,然后用continue就可以直接跳过了。
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(8)examine命令

    使用该命令来查看内存地址中的值。语法是:x/u addr 
    addr表示一个内存地址。“x/”后的n、f、u都是可选的参数,n
是一个正整数,表示显示内存的长度,也就是说从当前地址向后显示几个地址的内容;f
表示显示的格式,如果地址所指的是字符串,那么格式可以是s,如果地址是指令地址,那么格式可以是i;u
表示从当前地址往后请求的字节数,如果不指定的话,GDB默认是4字节。u参数可以被一些字符代替:b表示单字节,h表示双字节,w表示四字节,g表示八字节。当我们指定了字节长度后,GDB会从指定的内存地址开始,读写指定字节,并把其当作一个值取出来。n、f、u这3个参数可以一起使用,例如命令“x/3uh
0x54320”表示从内存地址0x54320开始以双字节为1个单位(h)、16进制方式(u)显示3个单位(3)的内存。
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(9)jump命令

    jump命令不会改变程序栈的内容,一般只在同一函数内跳转。
  • jump linespec     指定下一条语句的运行点,linespec可以是linenum,filename+linenum,+offset这几种形式
  • jump address      跳到代码行的地址

(10)signal命令

使用signal 信号名(如SIGINT)这种方式把信号发送给程序,如果程序注册了signal_handler函数,还可以进行相应的处理,帮助调试程序。

(11)set命令

  • set args       设置命令行参数
  • set env environmentVarname=value 设置环境变量。如:set env USER=benben

(12)call命令

  • call function     强制调用某函数
    强制调用某函数,它会显示函数返回值(如果函数返回值不是void)。print命令也可以完成该功能。

(13)disassemble命令

    反汇编命令,查看执行时源代码的机器码。
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(14)其他命令
  • info(i) locals:  查看当前栈帧局部变量的值
  • info break :      查看断点信息
  • info(或i) breakpoints: 查看当前设置了哪些断点
  • finish:               执⾏到当前函数返回,然后挺下来等待命令
  • set var:             修改变量的值
  • display 变量名: 跟踪查看⼀个变量,每次停下来都显⽰它的值
  • undisplay:        取消对先前设置的那些变量的跟踪
  • until X⾏号:      跳⾄X⾏ 直接回
  • n 或 next:         单条执⾏
  • p 变量:             打印变量值。

(14)另外一些常用调试命令

until 跳出循环。在执行完循环体内的最后一条语句之后执行 until, 就会执行完循环体到后面的一个语句停下。

finish 跳出当前函数,执行完当前的函数。

tui是一个命令行的界面,能同时把代码显示出来。

二、使用gdb调试core文件

1.认识core文件

linux下程序异常中止退出或崩溃的时,内核将程序在运行期间的内存状态等相关信息转存到磁盘,这个转存的文件叫core dump文件。文件中记录程序当时的内存调用、堆栈引用、进程和线程调用等信息,以帮助开发或维护人员了解异常发生当时的环境参数和信息。
段错误(segfault)也称为核心转储;指程序试图操作不允许访问或试图访问的不合法内存的情况。可能导致段错误的原因主要有:
1、试图解引用空指针(你不允许访问内存地址0)
2、试图解引用不在你内存中的其他指针
3、一个C++ vtable虚表指针被破坏并指向错误的地方,这导致程序试图去执行一些不可执行的内存。
4、其他情况,比如未对齐的内存访问也可能会出现段错误。

2.配置生成core文件

编译时需要加 -g 选项使程序生成调试信息: gcc -g core_test.c -o core_test

①使用 ulimit -c 查看core开关,如果为0表示关闭,不会生成core文件;
②使用 ulimit -c [filesize] 设置core文件大小,当最小设置为4之后才会生成core文件;
③使用 ulimit -c unlimited 设置core文件大小为不限制,这是常用的做法;
④如果需要开机就执行,则需要将这句命令写到 /etc/profile 等文件。
core文件命名和保存路径:

①core文件有默认的名称和路径;
②自己命名和指定保存路径,可以通过 /proc/sys/kernel/core_pattern 设置 core 文件名和保存路径,方法如下:
    echo "/corefile/core-%e-%p-%t" > /proc/sys/kernel/core_pattern
    命名的参数列表:
    %p - insert pid into filename 添加pid
    %u - insert current uid into filename 添加当前uid
    %g - insert current gid into filename 添加当前gid
    %s - insert signal that caused the coredump into the filename 添加导致产生core的信号
    %t - insert UNIX time that the coredump occurred into filename 添加core文件生成时的unix时间
    %h - insert hostname where the coredump happened into filename 添加主机名
    %e - insert coredumping executable name into filename 添加命令名。

3.调试core文件

(1)方法1: gdb [exec file] [core file] 然后执行bt看堆栈信息(或者where命令)

(2)方法1:gdb -c [core file],然后 file [exec file],最后再使用 bt 查看错误位置

https://blog.csdn.net/sunxiaopengsun/article/details/72974548

三、使用gdb调试多进程多线程程序

1.设置

默认设置下,在调试多进程程序时GDB只会调试主进程。但是GDB(>V7.0)支持多进程的分别以及同时调试,换句话说,GDB可以同时调试多个程序。只需要设置follow-fork-mode(默认值:parent)和detach-on-fork(默认值:on)即可。两者结合起来构成了GDB的调试模式。
      follow-fork-mode  detach-on-fork    说明
parent                   on                     只调试主进程(GDB默认)
child                     on                     只调试子进程
parent                   off                    同时调试两个进程,gdb跟主进程,子进程block在fork位置
child                     off                    同时调试两个进程,gdb跟子进程,主进程block在fork位置

设置方法:set follow-fork-mode [parent|child]   set detach-on-fork [on|off]
   查询正在调试的进程:info inferiors
   切换调试的进程: inferior <infer number>
   添加新的调试进程: add-inferior [-copies n] [-exec executable] ,可以用file executable来分配给inferior可执行文件。
   其他:remove-inferiors infno, detach inferior

查看gdb默认的参数设置:
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2.演示代码

下面这段代码的主要流程就是在main函数中fork创建一个子进程,然后在父进程中又创建一个线程,接着就使用gdb进行调试(block子进程)。

 #include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h> int main(int argc, const char **argv)
{
int pid;
pid = fork();
if (pid != ) //add the first breakpoint.
Parent();
else
Child();
return ;
} //Parent process handle.
void Parent()
{
pid_t pid = getpid();
char cParent[] = "Parent";
char cThread[] = "Thread";
pthread_t pt; printf("[%s]: [%d] [%s]\n", cParent, pid, "step1"); if (pthread_create(&pt, NULL, (void *)*ParentDo, cThread))
{
printf("[%s]: Can not create a thread.\n", cParent);
} ParentDo(cParent);
sleep();
}
//Parent process handle after generate a thread.
void * ParentDo(char *argv)
{
pid_t pid = getpid();
pthread_t tid = pthread_self(); //Get the thread-id selfly.
char tprefix[] = "thread"; printf("[%s]: [%d] [%s] [%lu] [%s]\n", argv, pid, tprefix, tid, "step2"); //add the second breakpoint.
printf("[%s]: [%d] [%s] [%lu] [%s]\n", argv, pid, tprefix, tid, "step3"); return NULL;
}
//Child process handle.
void Child()
{
pid_t pid = getpid();
char prefix[] = "Child";
printf("[%s]: [%d] [%s]\n", prefix, pid, "step1");
return;
}

如果直接运行程序,那么输出的结果如下:

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3.gdb调试

3.1设置调试模式和Catchpoint

设置调试父子进程,gdb跟主进程,子进程block在fork位置。

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这时可以另开一个终端,使用如下命令查看当前CentOS系统所有进程的状态:发现父进程PID为10062,通过fork产生的子进程为10065:

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同时,可以使用命令cat /proc/10062/status查看当前进程的详细信息:进程PID为10060,它的父进程(即GDB进程)为10062,同时这也是追踪进程ID,线程数Threads为1(共享使用该信号描述符的线程数,在POSIX多线程序应用程序中,线程组中的所有线程使用同一个信号描述符)。

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3.2 设置第一个断点

在程序的第46行设置断点,并运行到断点处:

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这时再次使用命令pstree -pul查看当前系统进程的状态:发现此时仍然只有父进程13162和子进程13159。

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3.3 执行到第一个断点此时如果切换到子进程13162

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重新切换到父进程13159

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3.4 设置第二个断点并调试

在第50行设置断点继续调试主进程(使父进程产生线程),其中父进程和线程到底是谁先执行是由内核调度控制的。gdb常用命令及使用gdb调试多进程多线程程序

这时使用命令pstree -pul查看当前系统进程的状态:存在父进程13159和子进程13162以及父进程创建的一个线程14208(线程用大括号{}表示)。gdb常用命令及使用gdb调试多进程多线程程序

同时,使用命令cat /proc/13159/status查看当前进程的详细信息:进程PID为13159,它的父进程(即GDB进程)为13154,同时这也是追踪进程ID,线程数Threads为2(当前父进程13159+线程14208)。

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3.5 查看第二个断点处的调试信息

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3.6手动切换到线程
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3.7 开始执行第二个断点处的代码
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这时使用命令查看当前系统进程的状态:存在父进程13159和子进程13162,其中线程14208已经结束了。

本文部分参考:https://typecodes.com/cseries/multilprocessthreadgdb.html

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