【工欲善其事，必先利其器】之gdb五大高级用法
本篇文章讲解gdb的一些高级用法，在我们的开发生涯中，调试是很重要的技能，而在linux下开发，最常用的调试工具就是gdb了，所以这里介绍几种gdb比较高级的用法，助力我们的调试技能。 还是先看下思维导图：  #### 1. gdb怎么调试多线程 gdb调试多线程时，默认情况下是所有线程同时都在执行，但是假设我们想只有一个线程继续执行，其他线程都暂停呢？下面就来看一看该怎么实现这个功能。 有这么一段多线程代码，如下： ```cpp //test.cpp #include #include #include void *print1_msg(void *arg) { while(1) { printf("print1_msg\n"); usleep(100); } } void *print2_msg(void *arg) { while(1) { printf("print2_msg\n"); usleep(100); } } int main() { pthread_t id1, id2; pthread_create(&id1, NULL, print1_msg, NULL); pthread_create(&id2, NULL, print2_msg, NULL); pthread_join(id1, NULL); //使主线程等待该线程结束后才结束，否则主线程很快结束，该线程没有机会执行 pthread_join(id2, NULL); return 0; } ``` 假设我们因为线上的问题，然后想要程序只执行线程函数`print1_msg`，但不能修改代码，那要怎么办呢？ 首先我们使用`g++ -g test.cpp -l pthread -o test`生成可执行文件，然后使用`gdb ./test`进入gdb模式，如下： ```shell (gdb) b test.cpp:28 #b就是break，打断点 Breakpoint 1 at 0x40074e: file test.cpp, line 28. (gdb) r #r即run，运行程序 Starting program: /root/test [Thread debugging using libthread_db enabled] Using host libthread_db library "/lib64/libthread_db.so.1". [New Thread 0x40a00940 (LWP 26623)] print1_msg [New Thread 0x41401940 (LWP 26624)] Thread 1 hit Breakpoint 1, main () at test.cpp:28 28 pthread_join(id1, NULL); //使主线程等待该线程结束后才结束，否则主线程很快结束，该线程没有机会执行 (gdb) info thread #显示当前进程的所有线程，第1号线程就是进程自身 Id Target Id Frame * 1 Thread 0x2aaaaae794d0 (LWP 26619) main () at test.cpp:28 2 Thread 0x40a00940 (LWP 26623) 0x00000036f289a901 in nanosleep () from /lib64/libc.so.6 3 Thread 0x41401940 (LWP 26624) 0x00000036f28d4971 in clone () from /lib64/libc.so.6 (gdb) thread 2 #进入序号为2的线程 [Switching to thread 2 (Thread 0x40a00940 (LWP 26623))] #0 0x00000036f289a901 in nanosleep () from /lib64/libc.so.6 (gdb) set scheduler-locking on #只有当前被调试线程会执行 (gdb) c Continuing. print1_msg print1_msg print1_msg print1_msg print1_msg ``` 大家可以看看注释，这样一番操作以后，实际上就只有第一个线程在执行了，此时如果执行gdb命令`set scheduler-locking off`就会继续执行所有线程了。 下面介绍一下多线程调试中会比较多用到的gdb命令: | gdb命令 | 命令的作用 | | -------------------------- | ------------------------------------------------------------ | | info thread | 显示当前进程的所有线程，第一列代表线程序号，第1号线程就是进程自身，序号前面带*的就是当前正在执行的线程 | | thread id | id代表线程序号，比如thread 2就是表示进入2号线程 | | set scheduler-locking on | 设置该命令后，表示只有当前线程会被执行，其他线程相当于被锁住，会暂停 | | set scheduler-locking off | 不锁定任何线程，设置该命令后，表示所有线程都会被执行，也是gdb的默认值 | | set scheduler-locking step | 单步执行当前线程时，其他线程不会被执行，但此模式下不能执行continue、finish、until命令，一旦执行，那么其他线程都会被唤醒 | | show scheduler-locking | 显示当前scheduler-locking的状态 | | thread apply 1 2 command | 让线程序号为1和2的线程执行某个gdb命令，其中的command是gdb命令，比如thread apply 1 2 info local，让序号为1和2的线程打印出所有局部变量 | | thread apply all command | command是gdb命令，让所有线程执行某个gdb命令 | #### 2. gdb怎么调试多进程 gdb调试多进程时最常用的是两个属性：follow-fork-mode和detach-on-fork，分别使用`set follow-fork-mode parent|child`和`set detach-on-fork on|off`这样的形式来进行设置，一般来讲，这两个命令是联合起来起作用的，下面就介绍一下他们的作用，如下： | follow-fork-mode | detach-on-fork | 说明 | | ---------------- | -------------- | ------------------------------------------------------------ | | parent | on | 此种场景是gdb默认场景，表明gdb此时只调试父进程，包括打断点等都只对父进程起作用，子进程就继续运行，此时gdb不控制子进程 | | parent | off | 此种场景下gdb同时控制父子进程，父进程可以正常调试，但子进程被gdb设置为暂停状态，不会继续执行 | | child | on | 此种场景下gdb只控制子进程，gdb的所有命令都只对子进程起作用，父进程会继续运行 | | child | off | 此种场景下gdb同时控制父子进程，子进程可以正常调试，但父进程被gdb设置为暂停状态，不会继续执行 | 此外还有一些其他调试多进程会用到的命令，如下： | gdb命令 | 作用说明 | | ----------------------- | ------------------------------------------------------------ | | show follow-fork-mode | 显示follow-fork-mode状态 | | show detach-on-fork | 显示detach-on-fork状态 | | info inferiors | 查询gdb当前可调试的进程 | | inferior | 切换调试的进程，其中infer number是info inferiors命令打印出来的进程序号 | 接下来我们使用一个案例来说明上述命令的使用，有如下一段代码： ```cpp //test.cpp #include #include #include int main() { if ( fork() > 0) { while(1) { printf("this is parent\n"); sleep(1); } } else { while(1) { printf("this is son\n"); sleep(1); } } return 0; } ``` > 实际情况下代码肯定不能我这么写哈，要考虑到僵尸进程的产生，我这里只是为了排除其他干扰来说明gdb调试多进程的过程，所以写的很简洁。 假设这段代码编译后产生的执行文件为`test`，我们接着使用gdb对它进行调试，首先使用一下基本的命令，如下： ```shell (gdb) show follow-fork-mode Debugger response to a program call of fork or vfork is "parent". (gdb) show detach-on-fork Whether gdb will detach the child of a fork is on. ``` 打印处理这两种设置模式的默认值，这个跟我们前面说的这个是gdb默认场景是一致的哈，此时我们分别在父进程和子进程代码处设置断点，然后运行看一下： ```shell (gdb) b test.cpp:11 Breakpoint 1 at 0x40064e: file test.cpp, line 11. (gdb) b test.cpp:19 Breakpoint 2 at 0x400664: file test.cpp, line 19. (gdb) r Starting program: /root/test this is son Breakpoint 1, main () at test.cpp:11 11 printf("this is parent\n"); (gdb) this is son this is son this is son this is son ``` 可以看到只命中了父进程的断点，而子进程依然我行我素的运行。 接着假设我此时只想调试子进程，并且不想父进程继续运行，gdb命令如下： ```shell (gdb) set follow-fork-mode child (gdb) set detach-on-fork off (gdb) b test.cpp:11 Breakpoint 1 at 0x40064e: file test.cpp, line 11. (gdb) b test.cpp:19 Breakpoint 2 at 0x400664: file test.cpp, line 19. (gdb) r Starting program: /root/test [New process 29409] Reading symbols from /root/test...done. Reading symbols from /usr/lib64/libstdc++.so.6...done. [Switching to process 29409] Thread 2.1 hit Breakpoint 2, main () at test.cpp:19 19 printf("this is son\n"); (gdb) c Continuing. this is son Thread 2.1 hit Breakpoint 2, main () at test.cpp:19 19 printf("this is son\n"); (gdb) c Continuing. this is son Thread 2.1 hit Breakpoint 2, main () at test.cpp:19 19 printf("this is son\n"); ``` 此时父子进程都被gdb控制，并且只有子进程会命中断点，父进程被暂停了，所以既没有命中断点也没有继续执行。 #### 3. gdb怎么调试正在运行中的进程 在实际情况中有很多场景，我们需要去调试正在运行中的进程，此时该怎么调试呢，有两种办法： - gdb PID或者gdb -p PID，program是进程名，PID是进程在操作系统中的进程号，用ps命令查看即可，两种命令作用是一样的； - gdb 以后，在gdb模式下attach PID也可以起到同样的作用，即挂载某个进程到gdb中； 上述两种方法进入调试模式后，如果不想继续调试直接在gdb模式下使用detach命令取消gdb挂载的进程即可。 下面用一个案例来说明一下，假设有下面这段代码： ```cpp #include #include #include int main() { int i = 0; while(1) { i++; sleep(1); } return 0; } ``` 程序已经运行一段时间了，此时我想知道i的值是多少了，该怎么办呢，首先用ps命令查出进程的ID为29549，然后`gdb -p 29549`进入gdb模式，使用如下gdb命令查看即可： ```shell (gdb) b test.cpp:10 Breakpoint 1 at 0x4005bb: file test.cpp, line 10. (gdb) c Continuing. Breakpoint 1, main () at test.cpp:10 10 i++; (gdb) p i $1 = 165 ``` #### 4. gdb怎么调试生成的core文件 core文件一般是产生段错误产生的哈，也就是使用空指针或者有内存越界之类的动作会产生，但要产生core文件也是需要设置的，一般linux下使用ulimit命令即可，比如使用`ulimit -c`看下打印的值，如果不是unlimited，那么使用`ulimit -c unlimited`设置一下即可，关于ulimit命令的更多使用这里就不多做介绍了。 我的机器现在已经开启了core文件生成的开关，那么现在有这么一段代码，如下： ```cpp #include int main() { char *str = NULL; printf("%s\n", str); return 0; } ``` 然后执行，果不其然，输出了`段错误 (core dumped)`这样的语句，可见是产生了core文件，我这里产生的core文件名为`core.29626`，此时我们可以使用`gdb core.29626`这样的命令来进入gdb进行调试，如下： ```shell (gdb) bt #0 0x00000036f2879ba0 in strlen () from /lib64/libc.so.6 #1 0x00000036f28631cb in puts () from /lib64/libc.so.6 #2 0x00000000004005c8 in main () at test.cpp:6 ``` 使用bt命令即可查看出错的到底是哪个函数，哪行代码啦。 #### 5. gdb怎么查看c++中类对象的详细信息 假设有这么一段c++代码，如下： ```cpp class CPeople { public: int age; public: virtual void print(){} }; class CBigPeople : public CPeople { public: int height; }; int main() { CPeople *people = new CBigPeople; delete people; return 0; } ``` 我们使用gdb查看people所指向的类型，如下： ```shell (gdb) p *people $2 = {_vptr.CPeople = 0x4008b0 , age = 0} ``` 很显然默认情况下gdb没能显示出来真实类型，我们打开一个开关，如下： ```shell (gdb) set print object on (gdb) p *people $3 = (CBigPeople) { = {_vptr.CPeople = 0x4008b0 , age = 0}, height = 0} ``` 这是类型都显示在一行里面，如果是简单类型还好，如果类型很复杂的时候，这个就很难看了，所以我们可以让gdb显示树形结构，如下： ```shell (gdb) set print pretty on (gdb) p *people $5 = (CBigPeople) { = { _vptr.CPeople = 0x4008c0 , age = 0 }, members of CBigPeople: height = 0 } ``` #### 6. 小结 其实linux下调试gdb真的是个很强大的命令，仔细研究一下，我们会发现，只要我们能想到的功能，gdb真的都能实现，同时我们要善用gdb的help命令，它可以打印出所有的gdb命令和它的作用，如果你不想打印那么多，你可以只打印某个单一命令或者某一类命令，比如： ```shell (gdb) help shell #打印出gdb中shell命令的作用，它可以让我们直接在gdb下执行shell命令 Execute the rest of the line as a shell command. With no arguments, run an inferior shell. (gdb) help info #打印出gdb中info开头的所有命令 Generic command for showing things about the program being debugged. List of info subcommands: info address -- Describe where symbol SYM is stored info all-registers -- List of all registers and their contents info args -- Argument variables of current stack frame info auto-load -- Print current status of auto-loaded files info auxv -- Display the inferior's auxiliary vector info bookmarks -- Status of user-settable bookmarks info breakpoints -- Status of specified breakpoints (all user-settable breakpoints if no argument) info checkpoints -- IDs of currently known checkpoints info classes -- All Objective-C classes info common -- Print out the values contained in a Fortran COMMON block info copying -- Conditions for redistributing copies of GDB info dcache -- Print information on the dcache performance info display -- Expressions to display when program stops ...... #篇幅有限，后续省略了 ``` ***好了，本篇文章就为大家介绍到这里，觉得内容对你有用的话，记得顺手点个赞哦~***
