gdb調試技術(三)

Author:gnuhpc 
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本文首先以一個二叉樹插入算法的實現作爲例子說明GDB查看程序數據的相關方法,代碼如下:

1: // bintree.c: routines to do insert and sorted print of a binary tree
2:
3: #include
4: #include
5:
6: struct node {
7: int val; // stored value
8: struct node *left; // ptr to smaller child
9: struct node *right; // ptr to larger child
10: };
11:
12: typedef struct node *nsp;
13:
14: nsp root;
15:
16: nsp makenode(int x)
17: {
18: nsp tmp;
19:
20: tmp = (nsp) malloc(sizeof(struct node));
21: tmp->val = x;
22: tmp->left = tmp->right = 0;
23: return tmp;
24: }
25:
26: void insert(nsp *btp, int x)
27: {
28: nsp tmp = *btp;
29:
30: if (*btp == 0) {
31: *btp = makenode(x);
32: return;
33: }
34:
35: while (1)
36: {
37: if (x < tmp->val) {
38:
39: if (tmp->left != 0) {
40: tmp = tmp->left;
41: } else {
42: tmp->left = makenode(x);
43: break;
44: }
45:
46: } else {
47:
48: if (tmp->right != 0) {
49: tmp = tmp->right;
50: } else {
51: tmp->right = makenode(x);
52: break;
53: }
54:
55: }
56: }
57: }
58:
59:
60: void printtree(nsp bt)
61: {
62: if (bt == 0) return;
63: printtree(bt->left);
64: printf("%d/n",bt->val);
65: printtree(bt->right);
66: }
67:
68:
69: int main(int argc, char *argv[])
70: {
71: root = 0;
72: for (int i = 1; i < argc; i++)
73: insert(&root, atoi(argv[i]));
74: printtree(root);
75: }

在調試這個二叉樹插入程序的時候,我們會非常關心insert方法的執行情況,在進入那個while(1)循環後,我們可能會做以下的操作:

(gdb) p tmp->val 
$1=12 
(gdb) p tmp->left 
$2 = (struct node *) 0x8049698 
(gdb) p tmp->right 
$3 = (struct node *) 0x0

這個操作顯得累贅又麻煩,我們可以有以下的改進措施:

1.直接打印結構體tmp

(gdb) p *tmp 
$4 = {val = 12, left = 0x8049698, right = 0x0}

2.使用display命令:我們在#37設置斷點,然後運行程序,待程序運行至該斷點停下後使用display = disp 命令對某一個變量進行監視(之所以這樣做是因爲這個變量必須存在在該棧幀上,也就是說調試的時候這個變量的確被創建並且沒有被銷燬),程序以後只要一停止就打印這個變量的值在屏幕上:

(gdb) disp *tmp 
1: *tmp = {val = 12, left = 0x8049698, right = 0x0} 
(gdb) c 
Continuing. 
Breakpoint 1, insert (btp=0x804967c, x=5) at bintree.c:37 
37 if (x < tmp->val) { 
1: *tmp = {val = 8, left = 0x0, right = 0x0}

也可以使用dis disp 1使這個監視動作失效(enable disp 1則恢復),undisp 1爲刪除。info display爲查看當前所有自動打印點相關的信息

3.使用命令列表:在上篇中已經敘述,在此不再贅述。

4.使用call命令:我們在代碼中已經有了一個打印整個樹的函數printtree,使用call命令我們可以直接利用代碼中的方法進行變量監視,在每次insert完成的時候調用printtree對二叉樹進行打印:

(gdb) commands 2 
Type commands for when breakpoint 2 is hit, one per line. 
End with a line saying just "end". 
>printf "*********** current tree ***********" 
>call printtree(root) 
>end

5.使用DDD的Data Window圖形化表示:單擊右鍵在root這個變量上然後選擇display *root,每次在#37行停下時,在Data Window內對整個樹的都有圖形化表示,在左右子樹上,你可以使用右鍵單擊然後選擇Display *()來顯示。(Tips:你可以以--separate參數啓動DDD,這樣每個Window都是獨立的,你可以獲得更大的視野)。

補充:

1.打印數組:p *pointer@number_of_elements,其中number_of_elements表示顯示pointer這個變量中的幾個成員。另外一種方式是類型轉換,例如下列程序:

1: int *x;
2: main()
3: {
4: x = (int *) malloc(25*sizeof(int));
5: x[3] = 12;
6: }

除了可以使用:

(gdb) p *x@25 
$1 = {0, 0, 0, 12, 0 }

我們還可以使用:

(gdb) p (int [25]) *x 
$2 = {0, 0, 0, 12, 0 }

2.打印本地變量:info locals,會打印當前棧幀的本地變量。

3.以不同形式打印變量:p/paramenters variable  parameters 可以是 x 表示打印變量以十六進制表示,f爲浮點,c爲character,s爲string。

4.打印歷史查看過的變量:使用$number,而只使用$表示上一個變量。

(gdb) p tmp->left 
$1 = (struct node *) 0x80496a8 
(gdb) p *(tmp->left) 
$2 = {val = 5, left = 0x0, right = 0x0} 
(gdb) p *$1 
$3 = {val = 5, left = 0x0, right = 0x0}

(gdb) p tmp->left 
$1 = (struct node *) 0x80496a8 
(gdb) p *$ 
$2 = {val = 5, left = 0x0, right = 0x0}

5.修改被調試程序運行時的變量值:set x = 12。

6.利用自定義變量方便調試:例如,

1: int w[4] = {12,5,8,29};
2: main()
3: {
4: w[2] = 88;
5: }

我們設置i,然後利用這個變量對這個數組進行遍歷:

(gdb) set $i = 0 
(gdb) p w[$i++] 
$1=12 
(gdb) 
$2=5 
(gdb) 
$3=88 
(gdb) 
$4=29

7.強制類型打印

p {type}address:把address指定的內存解釋爲type類型(類似於強制轉型,更加強)

8.設置一些常見選項

  • 1) set print array:打開數組顯示,打開後當數組顯示時,每個元素佔一行,如果不打開的話,每個元素則以逗號分隔。默認關閉
  • 2) set print elements num-of-elements:設置GDB打印數據時顯示元素的個數,缺省爲200,設爲0表示不限制(unlimited)
  • 3) set print null-stop:設置GDB打印字符數組的時候,遇到NULL時停止,缺省是關閉的
  • 4) set print pretty:設置GDB打印結構的時候,每行一個成員,並且有相應的縮進,缺省是關閉的
  • 5) set print object:設置GDB打印多態類型的時候,打印實際的類型,缺省爲關閉
  • 6) set print static-members:設置GDB打印結構的時候,是否打印static成員,缺省是打開的
  • 7) set print vtbl:GDB將用比較規整的格式來顯示虛函數表,缺省是關閉的

參考文獻: 
《Art of Debugging》 
《Linux® Debugging and Performance Tuning: Tips and Techniques》

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