深入了解Linux —— 调试程序

前言

我们已经学习了 linux 下许多的工具， vim 、 gcc 、 make/makefile 等；

已经能够在 linux 写代码，并且进行编译运行，让程序在 linux 下跑起来。

但是，如果我们在写代码的时候遇见了错误；但是我们并不知道错误在哪，在 windows 下，我们可以进行调试来查找代码错误的位置进行修改；我们在 linux 就只能查看源代码，直接查找错误，这样很麻烦；

现在就来学习 linux 如何调试程序。

调试程序 —— gdb/cgdb

Debug/Release 模式

在之前学习 C语言 时，听说过 Debug 和 Release ，只知道 Debug 时用来调试的，程序员写代码的版本；而 Release 是发布版本。

现在我们来看一下这两个模式有什么区别

• 首先的区别就是 Debug 会生成程序的调试信息，而 Release 不会生成程序的调试信息。

因为 Debug 模式会生成调试信息，所以 Debug 模式的程序就要比 Release 模式的程序大小要大。

我们如何验证呢？

linux 中 gcc 编译默认生成的是 Release 版本，我们要生成 Debug 模式就要带 -g 选项。

现在有这样一段代码 test.c 文件

#include<stdio.h>
int func(int n)
{
	int ret = 0;
	for (int i = 1; i <= n; i++)
	{
		ret += i;
	}
	return n;
}
int main()
{
	int n = 100;
	int sum = func(n);

	printf("sum = %d\n", sum);
	return 0;
}

我们在 linux 下进行编译

这里有这样的提示，那是因为 C98 不支持在 for 循环中定义变量，要使用 C99 ，上面也有提示。

所以我们就要这样来编译

gcc test.c -o test -st=c99

这里写成 makefile 方便操作。

这样生成的是 Release 模式的程序，我们查看它文件属性

现在，我们使用 -g 选项生成 Debug 模式的程序

可以看到 Debug 模式的要比 Release 模式的程序要大一些。

gdb / cgdb 的使用

这里，只有 Debug 模式的程序才能被调试； Release 模式下不能被调试，因为缺少调试信息。

在使用之前可能需要进行安装

yum -install -y gdb
yum -install -y cgdb

1. 进入调试

gdb 可执行程序

这里无论是 gdb 还是 cgdb ，都是可执行程序，对可执行程序进行调试。

可以看到这样就进入 gdb 调试了，但是 gdb 调试现在看不到我们的源代码。

2. 退出调试

quit

现在来看一下 cgdb 调试的界面

cgdb test

这样的界面看起来要比 gdb 好用一些，所以这里就以 cgdb 为例，来学习调试

cgdb 中，屏幕上半部分可以看到一部分代码；其中 绿色箭头 指向的地方就是当前程序运行的位置。

退出调试仍然是 quit

3. 查看代码

查看代码， l ；后可以什么的不跟，也可以跟行号或者函数名

• l ：查看源代码，从上次位置开始，依次显示 10 行代码
• l 文件名:行号 ：列出指定文件的源代码
• l 函数名 ：列出指定函数的源代码

l 文件名:行号

l:函数名

这里列出的可能有一些差别。

4. 运行代码

我们进入调试，但是代码并没有运行起来；在 windows 下我们之间 F5 就让代码运行起来了；而 cgdb 中 r 命令可以让代码运行起来

r/run ，执行代码：

逐步执行

有了断点，我们在 r 时程序就会停止在断点处，那我们该如何一行一行执行代码呢？

在 windows 下，我们是按 F10 和 F11 来依次执行代码；

在 linux 中 cgdb ，我们使用 n/next 和 s/step 来依次执行代码

n/next ，相当于 F10 ，一行一行执行代码， 在遇到函数时，不进入函数内部；

s/step ，就相当于 F11 ，一行一行执行代码， 在遇到函数时，进入函数内部；

这里就不演示了。

执行到某处

在我们调试程序时，程序现在停止在一个断点处，我们不想一行一行执行代码，而是想要让程序直接运行到下一个代码；

只需要指向 c/contine 即可

c/continue

r 重新执行

如果现在程序正在执行，我们想要让程序重新执行，只需要 r 即可；

这是会询问我们是否重新执行， y 即可

finish

执行到当前函数结束，然后停止

until 执行到某一行

until 行号 程序执行到某一行然后停止。

现在执行 until 11 ，让程序执行到 11 行。

5. 断点

增加/删除断点

我们指向 run/r 后，发现代码直接就执行结束了；但是在我们调试的时候，我们并不希望代码执行运行结束，我们需要通过断点让代码在指定位置停下来；

在 windows 下，我们通过快捷键 F9 或者鼠标点击来打断点和去掉断点；

在 cgdb 中，我们通过命令** b/break **来打断点，通过 delete/d 来取消断点。

b 打断点

• b 行号 ：在指定行打断点
• b 函数名 ：在函数开头打断点

可以看到，我们打断点之后并看不到任何断点信息，那如果我们想要看到已经存在的断点，可以使用命令 info b 来查看

info b 查看所有断点信息

d 删除断点

我们打断点可以通过 行号 ，但是删除断点我们就不能使用行号了，而是使用 Num 断点编号。

这里还要注意一个点，断点编号时不断递增的，不会随着我们删除断点而减小

什么意思呢，就是现在存在两个断点我们删除了其中一个断点，然后再次创建了一个断点，它的编号就是 3 而不是 2 。

这样有了断点，我们在执行 r 时就程序就会停止在断点处。

这里看一下上半代码部分，可以看到程序停在了 15 行，并且断点位置的行号颜色为红色。

启用/禁用断点

当我们在调试程序时，我们增加的断点并不一定所有的都能用的到，有一些断点我们不想让它在这次调试中起作用，这时就可以禁用这个断点

看到这里可能有疑惑，为什么不直接删除呢？

如果代码非常的多，删除了之后，接下来调试要用到，又要重新去找，非常浪费时间。

启用断点

enable 断点编号

禁用断点

disable 断点编号

这里断点默认是启用状态的。

那现在执行一下看是否真的禁用了呢？

可以看到第一个断点并未触发，而是直接触发第二个断点。

6. 监视

在 windows 下我们通过监视窗口来查看一个变量的值；

而在 linux 的 cgdb 中，我们也可以通过指令来查看变量的值。

监视变量

p

p 用来查看一个变量当前的值

但是这样，我们在此执行代码会发现，执行过后就不在显示了；

这样我们每次查看就要去输入指令 p 变量名 ，这样好麻烦，我们想要每一次执行过后，它都会显示出来变量的值

display 用来跟踪显示变量的值。

display

如上图所示，我们每一次执行代码，变量的值都会显示出来。

监视函数栈帧内局部变量

如果我们不是想要查看某一个变量，而是查看当前函数内所有的局部变量？

我们就要用到 info/i locals

可以看到 func 中所有的局部变量都显示出来了。

查看当前函数调用栈帧

如果我们想要查看当前的函数调用栈帧，直接使用 bt/backtrace 即可。

cgdb 常用小技巧

1. watch

watch ：用来监视一个变量的值是否发生变化，发生变化时会提示。

我们使用 info b 查看断点中也可以看到 watch 监视的变量。

2. set war

set war ：在调试过程中，修改变量的值。

可以看到，我们在调试过程中，使用 set var 就可以修改一个变量的值。

3. 条件断点

添加条件断点

b 行号 if 条件

如上图所示，新添加的条件断点（当 i==10 时触发）。

可以看到程序在 i==0 时，断点触发，停止在第九行。

给已存在断点增加条件

当我们需要给已经存在的断点增加条件时，我们需要指令

condition 断点编号 条件

到这里本篇内容就结束了，希望对你有所帮助。

制作不易，感谢大佬的支持。

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