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
在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,GNU的C/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>
n、f、u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4個bytes。u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i和s同樣被display支持,一個非常有用的命令是:
display/i $pc
$pc是GDB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...>
disable和enalbe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>
在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GDB的print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$1。這個功能所帶來的好處是,如果你先前輸入了一個比較長的表達式,如果你還想查看這個表達式的值,你可以使用歷史記錄來訪問,省去了重複輸入。
九、GDB環境變量
你可以在GDB的調試環境中定義自己的變量,用來保存一些調試程序中的運行數據。要定義一個GDB的變量很簡單隻需。使用GDB的set命令。GDB的環境變量和UNIX一樣,也是以$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
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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GDB的print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
width是GDB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GDB,width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GDB的jump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1到15。所以<singal>取值也在這個範圍。
single命令和shell的kill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——print,print後面可以跟表達式,所以也可以用他來調用函數,print和call的不同是,如果函數返回void,call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
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GDB支持下列語言:C,
C++, Fortran, PASCAL, Java, Chill, assembly, 和 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。
當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。