GDB使用三

一、表達式

 

    print和許多GDB的命令一樣,可以接受一個表達式,GDB會根據當前的程序運行的數據來計算這個表達式,既然是表達式,那麼就可以是當前程序運行中的const常量、變量、函數等內容。可惜的是GDB不能使用你在程序中所定義的宏。

  

    表達式的語法應該是當前所調試的語言的語法,由於C/C++是一種大衆型的語言,所以,本文中的例子都是關於C/C++的。(而關於用GDB調試其它語言的章節,我將在後面介紹)

  

    在表達式中,有幾種GDB所支持的操作符,它們可以用在任何一種語言中。

  

    @

        是一個和數組有關的操作符,在後面會有更詳細的說明。

      

    ::

        指定一個在文件或是一個函數中的變量。

      

    {<type>} <addr>

        表示一個指向內存地址<addr>的類型爲type的一個對象。

      

      

二、程序變量

 

    GDB中,你可以隨時查看以下三種變量的值:

        1、全局變量(所有文件可見的)

        2、靜態全局變量(當前文件可見的)

        3、局部變量(當前Scope可見的)

      

    如果你的局部變量和全局變量發生衝突(也就是重名),一般情況下是局部變量會隱藏全局變量,也就是說,如果一個全局變量和一個函數中的局部變量同名時,如果當前停止點在函數中,用print顯示出的變量的值會是函數中的局部變量的值。如果此時你想查看全局變量的值時,你可以使用“::”操作符:

  

        file::variable

    function::variable

    可以通過這種形式指定你所想查看的變量,是哪個文件中的或是哪個函數中的。例如,查看文件f2.c中的全局變量x的值:

  

    gdb) p 'f2.c'::x

  

    當然,“::”操作符會和C++中的發生衝突,GDB能自動識別“:: 是否C++的操作符,所以你不必擔心在調試C++程序時會出現異常。

  

    另外,需要注意的是,如果你的程序編譯時開啓了優化選項,那麼在用GDB調試被優化過的程序時,可能會發生某些變量不能訪問,或是取值錯誤碼的情況。這個是很正常的,因爲優化程序會刪改你的程序,整理你程序的語句順序,剔除一些無意義的變量等,所以在GDB調試這種程序時,運行時的指令和你所編寫指令就有不一樣,也就會出現你所想象不到的結果。對付這種情況時,需要在編譯程序時關閉編譯優化。一般來說,幾乎所有的編譯器都支持編譯優化的開關,例如,GNUC/C++編譯器GCC,你可以使用“-gstabs”選項來解決這個問題。關於編譯器的參數,還請查看編譯器的使用說明文檔。

  

 

三、數組

 

    有時候,你需要查看一段連續的內存空間的值。比如數組的一段,或是動態分配的數據的大小。你可以使用GDB的“@”操作符,“@”的左邊是第一個內存的地址的值,“@”的右邊則你你想查看內存的長度。例如,你的程序中有這樣的語句:

   

        int *array = (int *) malloc (len * sizeof (int));

      

    於是,在GDB調試過程中,你可以以如下命令顯示出這個動態數組的取值:

 

        p *array@len

 

    @的左邊是數組的首地址的值,也就是變量array所指向的內容,右邊則是數據的長度,其保存在變量len中,其輸出結果,大約是下面這個樣子的:

  

        (gdb) p *array@len

        $1 = {2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40}

 

    如果是靜態數組的話,可以直接用print數組名,就可以顯示數組中所有數據的內容了。

 

  

四、輸出格式

 

    一般來說,GDB會根據變量的類型輸出變量的值。但你也可以自定義GDB的輸出的格式。例如,你想輸出一個整數的十六進制,或是二進制來查看這個整型變量的中的位的情況。要做到這樣,你可以使用GDB的數據顯示格式:

  

    x 按十六進制格式顯示變量。

    d 按十進制格式顯示變量。

    u 按十六進制格式顯示無符號整型。

    o 按八進制格式顯示變量。

    t 按二進制格式顯示變量。

    a 按十六進制格式顯示變量。

    c 按字符格式顯示變量。

    f 按浮點數格式顯示變量。

 

        (gdb) p i

        $21 = 101  

      

        (gdb) p/a i

        $22 = 0x65

      

        (gdb) p/c i

        $23 = 101 'e'

      

        (gdb) p/f i

        $24 = 1.41531145e-43

      

        (gdb) p/x i

        $25 = 0x65

      

        (gdb) p/t i

        $26 = 1100101

 

 

五、查看內存

 

    你可以使用examine命令(簡寫是x)來查看內存地址中的值。x命令的語法如下所示:

  

    x/<n/f/u> <addr>

  

    nfu是可選的參數。

  

    n 是一個正整數,表示顯示內存的長度,也就是說從當前地址向後顯示幾個地址的內容。

    f 表示顯示的格式,參見上面。如果地址所指的是字符串,那麼格式可以是s,如果地址是指令地址,那麼格式可以是i

    u 表示從當前地址往後請求的字節數,如果不指定的話,GDB默認是4bytesu參數可以用下面的字符來代替,b表示單字節,h表示雙字節,w表示四字節,g表示八字節。當我們指定了字節長度後,GDB會從指內存定的內存地址開始,讀寫指定字節,並把其當作一個值取出來。

  

    <addr>表示一個內存地址。

 

    n/f/u三個參數可以一起使用。例如:

  

    命令:x/3uh 0x54320 表示,從內存地址0x54320讀取內容,h表示以雙字節爲一個單位,3表示三個單位,u表示按十六進制顯示。

  

  

六、自動顯示

 

    你可以設置一些自動顯示的變量,當程序停住時,或是在你單步跟蹤時,這些變量會自動顯示。相關的GDB命令是display

  

    display <expr>

    display/<fmt> <expr>

    display/<fmt> <addr>

  

    expr是一個表達式,fmt表示顯示的格式,addr表示內存地址,當你用display設定好了一個或多個表達式後,只要你的程序被停下來,GDB會自動顯示你所設置的這些表達式的值。

  

    格式is同樣被display支持,一個非常有用的命令是:

  

        display/i $pc

  

    $pcGDB的環境變量,表示着指令的地址,/i則表示輸出格式爲機器指令碼,也就是彙編。於是當程序停下後,就會出現源代碼和機器指令碼相對應的情形,這是一個很有意思的功能。

  

    下面是一些和display相關的GDB命令:

  

    undisplay <dnums...>

    delete display <dnums...>

    刪除自動顯示,dnums意爲所設置好了的自動顯式的編號。如果要同時刪除幾個,編號可以用空格分隔,如果要刪除一個範圍內的編號,可以用減號表示(如:2-5

  

    disable display <dnums...>

    enable display <dnums...>

    disableenalbe不刪除自動顯示的設置,而只是讓其失效和恢復。

  

    info display

    查看display設置的自動顯示的信息。GDB會打出一張表格,向你報告當然調試中設置了多少個自動顯示設置,其中包括,設置的編號,表達式,是否enable

 

 

七、設置顯示選項

 

    GDB中關於顯示的選項比較多,這裏我只例舉大多數常用的選項。

 

    set print address

    set print address on

        打開地址輸出,當程序顯示函數信息時,GDB會顯出函數的參數地址。系統默認爲打開的,如:

      

        (gdb) f

        #0 set_quotes (lq=0x 34c78 "<<", rq=0x34c88 ">>")

            at input.c:530

        530         if (lquote != def_lquote)

 

 

    set print address off

        關閉函數的參數地址顯示,如:

      

        (gdb) set print addr off

        (gdb) f

        #0 set_quotes (lq="<<", rq=">>") at input.c:530

        530         if (lquote != def_lquote)

 

    show print address

        查看當前地址顯示選項是否打開。

      

    set print array

    set print array on

        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。這個選項默認是關閉的。與之相關的兩個命令如下,我就不再多說了。

      

    set print array off

    show print array

 

    set print elements <number-of-elements>

        這個選項主要是設置數組的,如果你的數組太大了,那麼就可以指定一個<number-of-elements>來指定數據顯示的最大長度,當到達這個長度時,GDB就不再往下顯示了。如果設置爲0,則表示不限制。

      

    show print elements

        查看print elements的選項信息。

       

    set print null-stop <on/off>

        如果打開了這個選項,那麼當顯示字符串時,遇到結束符則停止顯示。這個選項默認爲off

      

    set print pretty on

        如果打開printf pretty這個選項,那麼當GDB顯示結構體時會比較漂亮。如:

 

            $1 = {

              next = 0x0,

              flags = {

                sweet = 1,

                sour = 1

              },

              meat = 0x54 "Pork"

            }

 

    set print pretty off

        關閉printf pretty這個選項,GDB顯示結構體時會如下顯示:

      

            $1 = {next = 0x0, flags = {sweet = 1, sour = 1}, meat = 0x54 "Pork"}

          

    show print pretty

        查看GDB是如何顯示結構體的。

      

  

    set print sevenbit-strings <on/off>

        設置字符顯示,是否按“\nnn”的格式顯示,如果打開,則字符串或字符數據按\nnn顯示,如“\065

  

    show print sevenbit-strings

        查看字符顯示開關是否打開。

      

    set print union <on/off>

        設置顯示結構體時,是否顯式其內的聯合體數據。例如有以下數據結構:

      

        typedef enum {Tree, Bug} Species;

        typedef enum {Big_tree, Acorn, Seedling} Tree_forms;

        typedef enum {Caterpillar, Cocoon, Butterfly}

                      Bug_forms;

      

        struct thing {

          Species it;

          union {

            Tree_forms tree;

            Bug_forms bug;

          } form;

        };

      

        struct thing foo = {Tree, {Acorn}};

 

        當打開這個開關時,執行 p foo 命令後,會如下顯示:

            $1 = {it = Tree, form = {tree = Acorn, bug = Cocoon}}

      

        當關閉這個開關時,執行 p foo 命令後,會如下顯示:

            $1 = {it = Tree, form = {...}}

 

    show print union

        查看聯合體數據的顯示方式

      

    set print object <on/off>

        C++中,如果一個對象指針指向其派生類,如果打開這個選項,GDB會自動按照虛方法調用的規則顯示輸出,如果關閉這個選項的話,GDB就不管虛函數表了。這個選項默認是off

  

    show print object

        查看對象選項的設置。

      

    set print static-members <on/off>

        這個選項表示,當顯示一個C++對象中的內容是,是否顯示其中的靜態數據成員。默認是on

  

    show print static-members

        查看靜態數據成員選項設置。

      

    set print vtbl <on/off>

        當此選項打開時,GDB將用比較規整的格式來顯示虛函數表時。其默認是關閉的。

      

    show print vtbl

        查看虛函數顯示格式的選項。

 

八、歷史記錄

 

    當你用GDBprint查看程序運行時的數據時,你每一個print都會被GDB記錄下來。GDB會以$1, $2, $3 .....這樣的方式爲你每一個print命令編上號。於是,你可以使用這個編號訪問以前的表達式,如$1。這個功能所帶來的好處是,如果你先前輸入了一個比較長的表達式,如果你還想查看這個表達式的值,你可以使用歷史記錄來訪問,省去了重複輸入。

  

  

九、GDB環境變量

 

    你可以在GDB的調試環境中定義自己的變量,用來保存一些調試程序中的運行數據。要定義一個GDB的變量很簡單隻需。使用GDBset命令。GDB的環境變量和UNIX一樣,也是以$起頭。如:

  

    set $foo = *object_ptr

  

    使用環境變量時,GDB會在你第一次使用時創建這個變量,而在以後的使用中,則直接對其賦值。環境變量沒有類型,你可以給環境變量定義任一的類型。包括結構體和數組。

  

    show convenience

        該命令查看當前所設置的所有的環境變量。

      

    這是一個比較強大的功能,環境變量和程序變量的交互使用,將使得程序調試更爲靈活便捷。例如:

  

        set $i = 0

        print bar[$i++]->contents

  

    於是,當你就不必,print bar[0]->contents, print bar[1]->contents地輸入命令了。輸入這樣的命令後,只用敲回車,重複執行上一條語句,環境變量會自動累加,從而完成逐個輸出的功能。

  

  

十、查看寄存器

 

    要查看寄存器的值,很簡單,可以使用如下命令:

  

    info registers

        查看寄存器的情況。(除了浮點寄存器)

  

    info all-registers

        查看所有寄存器的情況。(包括浮點寄存器)

  

    info registers <regname ...>

        查看所指定的寄存器的情況。

      

    寄存器中放置了程序運行時的數據,比如程序當前運行的指令地址(ip),程序的當前堆棧地址(sp)等等。你同樣可以使用print命令來訪問寄存器的情況,只需要在寄存器名字前加一個$符號就可以了。如:p $eip

 

 

 

 

改變程序的執行

———————

    一旦使用GDB掛上被調試程序,當程序運行起來後,你可以根據自己的調試思路來動態地在GDB中更改當前被調試程序的運行線路或是其變量的值,這個強大的功能能夠讓你更好的調試你的程序,比如,你可以在程序的一次運行中走遍程序的所有分支。

  

  

一、修改變量值

 

    修改被調試程序運行時的變量值,在GDB中很容易實現,使用GDBprint命令即可完成。如:

  

        (gdb) print x=4

  

    x=4這個表達式是C/C++的語法,意爲把變量x的值修改爲4,如果你當前調試的語言是Pascal,那麼你可以使用Pascal的語法:x:=4

  

    在某些時候,很有可能你的變量和GDB中的參數衝突,如:

  

        (gdb) whatis width

        type = double

        (gdb) p width

        $4 = 13

        (gdb) set width=47

        Invalid syntax in expression.

 

    因爲,set widthGDB的命令,所以,出現了“Invalid syntax in expression”的設置錯誤,此時,你可以使用set var命令來告訴GDBwidth不是你GDB的參數,而是程序的變量名,如:

  

        (gdb) set var width=47

      

    另外,還可能有些情況,GDB並不報告這種錯誤,所以保險起見,在你改變程序變量取值時,最好都使用set var格式的GDB命令。

  

 

二、跳轉執行

 

    一般來說,被調試程序會按照程序代碼的運行順序依次執行。GDB提供了亂序執行的功能,也就是說,GDB可以修改程序的執行順序,可以讓程序執行隨意跳躍。這個功能可以由GDBjump命令來完:

  

    jump <linespec>

    指定下一條語句的運行點。<linespce>可以是文件的行號,可以是file:line格式,可以是+num這種偏移量格式。表式着下一條運行語句從哪裏開始。

  

    jump <address>

    這裏的<address>是代碼行的內存地址。

  

    注意,jump命令不會改變當前的程序棧中的內容,所以,當你從一個函數跳到另一個函數時,當函數運行完返回時進行彈棧操作時必然會發生錯誤,可能結果還是非常奇怪的,甚至於產生程序Core Dump。所以最好是同一個函數中進行跳轉。

  

    熟悉彙編的人都知道,程序運行時,有一個寄存器用於保存當前代碼所在的內存地址。所以,jump命令也就是改變了這個寄存器中的值。於是,你可以使用“set $pc”來更改跳轉執行的地址。如:

  

    set $pc = 0x485

 

 

三、產生信號量

 

    使用singal命令,可以產生一個信號量給被調試的程序。如:中斷信號Ctrl+C。這非常方便於程序的調試,可以在程序運行的任意位置設置斷點,並在該斷點用GDB產生一個信號量,這種精確地在某處產生信號非常有利程序的調試。

  

    語法是:signal <singal>UNIX的系統信號量通常從115。所以<singal>取值也在這個範圍。

  

    single命令和shellkill命令不同,系統的kill命令發信號給被調試程序時,是由GDB截獲的,而single命令所發出一信號則是直接發給被調試程序的。

  

 

四、強制函數返回

 

    如果你的調試斷點在某個函數中,並還有語句沒有執行完。你可以使用return命令強制函數忽略還沒有執行的語句並返回。

  

    return

    return <expression>

    使用return命令取消當前函數的執行,並立即返回,如果指定了<expression>,那麼該表達式的值會被認作函數的返回值。

  

  

五、強制調用函數

 

    call <expr>

    表達式中可以一是函數,以此達到強制調用函數的目的。並顯示函數的返回值,如果函數返回值是void,那麼就不顯示。

  

    另一個相似的命令也可以完成這一功能——printprint後面可以跟表達式,所以也可以用他來調用函數,printcall的不同是,如果函數返回voidcall則不顯示,print則顯示函數返回值,並把該值存入歷史數據中。

 

 

在不同語言中使用GDB

——————————

 

GDB支持下列語言:C, C++, Fortran, PASCAL, Java, Chill, assembly,  Modula-2。一般說來,GDB會根據你所調試的程序來確定當然的調試語言,比如:發現文件名後綴爲“.c”的,GDB會認爲是C程序。文件名後綴爲“.C, .cc, .cp, .cpp, .cxx, .c++”的,GDB會認爲是C++程序。而後綴是“.f, .F”的,GDB會認爲是Fortran程序,還有,後綴爲如果是“.s, .S”的會認爲是彙編語言。

 

也就是說,GDB會根據你所調試的程序的語言,來設置自己的語言環境,並讓GDB的命令跟着語言環境的改變而改變。比如一些GDB命令需要用到表達式或變量時,這些表達式或變量的語法,完全是根據當前的語言環境而改變的。例如C/C++中對指針的語法是*p,而在Modula-2中則是p^。並且,如果你當前的程序是由幾種不同語言一同編譯成的,那到在調試過程中,GDB也能根據不同的語言自動地切換語言環境。這種跟着語言環境而改變的功能,真是體貼開發人員的一種設計。

 

 

下面是幾個相關於GDB語言環境的命令:

 

    show language

        查看當前的語言環境。如果GDB不能識爲你所調試的編程語言,那麼,C語言被認爲是默認的環境。

      

    info frame

        查看當前函數的程序語言。

      

    info source

        查看當前文件的程序語言。

  

如果GDB沒有檢測出當前的程序語言,那麼你也可以手動設置當前的程序語言。使用set language命令即可做到。

 

    set language命令後什麼也不跟的話,你可以查看GDB所支持的語言種類:

  

        (gdb) set language

        The currently understood settings are:

      

        local or auto    Automatic setting based on source file

        c                Use the C language

        c++              Use the C++ language

        asm              Use the Asm language

        chill            Use the Chill language

        fortran          Use the Fortran language

        java             Use the Java language

        modula-2         Use the Modula-2 language

        pascal           Use the Pascal language

        scheme           Use the Scheme language

      

    於是你可以在set language後跟上被列出來的程序語言名,來設置當前的語言環境。

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