Linux下编程工具的使用(5) - GDB调试工具(2)

查看运行时数据

七、设置显示选项

    GDB中关于显示的选项比较多，这里我只例举大多数常用的选项。

    set print address，set print address on 打开地址输出，当程序显示函数信息时，GDB会显出函数的参数地址。

     系统默认为打开的，如：      
        (gdb) f
        #0 set_quotes (lq=0x34c78 "<<", rq=0x34c88 ">>")
            at input.c:530
        530         if (lquote != def_lquote)
   
    set print address off        关闭函数的参数地址显示，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     查看当前地址显示选项是否打开。      
    set print array，set print array on 打开数组显示，打开后当数组显示时，每个元素占一行，如果不打开的话，每个元素则以逗号分隔。这个选项默认是关闭的。与之相关的两个命令是：set print array off，show print array

    set print elements <number-of-elements>    这个选项主要是设置数组的，如果你的数组太大了，那么就可以指定一个<number-of-elements>来指定数据显示的最大长度，当到达这个长度时，GDB不再往下显示。如果设置为0，则表示不限制。
    show print elements         查看print elements的选项信息。      
    set print null-stop <on/off>   如果打开了这个选项，那么当显示字符串时，遇到结束符则停止显示。这个选项默认为off。      
    set print pretty on         如果打开printf pretty这个选项，那么当GDB显示结构体时会比较漂亮。如：

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

    set print pretty off         关闭printf pretty这个选项，GDB显示结构体时会如下显示：      
            $1 = {next = 0x0, flags = {sweet = 1, sour = 1}, meat = 0x54 "Pork"}  
    show print pretty         查看GDB是如何显示结构体的。
    set print sevenbit-strings <on/off> 设置字符是否按“\nnn”的格式显示，打开则字符串或字符数组按\nnn显示，如“\065”。
    show print sevenbit-strings         查看字符显示开关是否打开。      
    set print union <on/off>         设置显示结构体时，是否显式其内的联合体数据。例如有以下数据结构：      
        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}};

        当打开这个开关时，执行 p foo 命令后，会如下显示：
            $1 = {it = Tree, form = {tree = Acorn, bug = Cocoon}}      
        当关闭这个开关时，执行 p foo 命令后，会如下显示：
            $1 = {it = Tree, form = {...}}

show print union         查看联合体数据的显示方式      
    set print object <on/off>         在C++中，如果一个对象指针指向其派生类，如果打开这个选项，GDB会自动按照虚方法调用的规则显示输出，如果关闭这个选项的话，GDB就不管虚函数表了。这个选项默认是off。  
    show print object         查看对象选项的设置。      
    set print static-members <on/off> 表示当显示一个C++对象中的内容是，是否显示其中的静态数据成员。默认是on。  
    show print static-members    查看静态数据成员选项设置。      
    set print vtbl <on/off>         当此选项打开时，GDB将用比较规整的格式来显示虚函数表时。其默认是关闭的。      
    show print vtbl         查看虚函数显示格式的选项。      

八、历史记录

当你用GDB的print查看程序运行时的数据时，你每一个print都会被GDB记录下来。GDB会以$1, $2, $3 .....这样的方式为你每一个print命令编上号。于是，你可以使用这个编号访问以前的表达式，如$1。这个功能所带来的好处是，如果你先前输入了一个比较长的表达式，如果你还想查看这个表达式的值，你可以使用历史记录来访问，省去了重复输入。 

九、GDB环境变量

    你可以在GDB的调试环境中定义自己的变量，用来保存一些调试程序中的运行数据。要定义一个GDB的变量很简单只需。使用GDB的set命令。GDB的环境变量和UNIX一样，也是以$起头。如：  
    set $foo = *object_ptr    使用环境变量时，GDB会在你第一次使用时创建这个变量，而在以后的使用中，则直接对其賦值。环境变量没有类型，你可以给环境变量定义任一的类型。包括结构体和数组。  
    show convenience        该命令查看当前所设置的所有的环境变量。 
    
    这是一个比较强大的功能，环境变量和程序变量的交互使用，将使得程序调试更为灵活便捷。例如：  
       set $i = 0
        print bar[$i++]->contents  

    于是，当你就不必，print bar[0]->contents, print bar[1]->contents地输入命令了。输入这样的命令后，只用敲回车，重复执行上一条语句，环境变量会自动累加，从而完成逐个输出的功能。  

十、查看寄存器

   要查看寄存器的值，很简单，可以使用如下命令：  
    info registers        查看寄存器的情况。（除了浮点寄存器）  
    info all-registers        查看所有寄存器的情况。（包括浮点寄存器）  
    info registers <regname ...>      查看所指定的寄存器的情况。      

   寄存器中放置了程序运行时的数据，比如程序当前运行的指令地址（ip），程序的当前堆栈地址（sp）等等。你同样可以使用print命令来访问寄存器的情况，只需要在寄存器名字前加一个$符号就可以了。如：p $eip。

 

程序执行顺序

一旦使用GDB挂上被调试程序，当程序运行起来后，你可以根据自己的调试思路来动态地在GDB中更改当前被调试程序的运行线路或是其变量的值，这个强大的功能能够让你更好的调试你的程序，比如，你可以在程序的一次运行中走遍程序的所有分支。

一、修改变量值

    修改被调试程序运行时的变量值，在GDB中很容易实现，使用GDB的print命令即可完成。如：  
        (gdb) print x=4  
   x=4这个表达式是C/C++的语法，意为把变量x的值修改为4，如果你当前调试的语言是Pascal，那么你可以使用Pascal的语法：x:=4。  
    在某些时候，很有可能你的变量和GDB中的参数冲突，如：  
        (gdb) whatis width
        type = double
        (gdb) p width
        $4 = 13
        (gdb) set width=47
        Invalid syntax in expression.

    因为，set width是GDB的命令，所以，出现了“Invalid syntax in expression”的设置错误，此时，你可以使用set var命令来告诉GDB，width不是你GDB的参数，而是程序的变量名，如：  
        (gdb) set var width=47      
    另外，还可能有些情况，GDB并不报告这种错误，所以保险起见，在你改变程序变量取值时，最好都使用set var格式的GDB命令。  

二、跳转执行

    一般来说，被调试程序会按照程序代码的运行顺序依次执行。GDB提供了乱序执行的功能，也就是说，GDB可以修改程序的执行顺序，可以让程序执行随意跳跃。这个功能可以由GDB的jump命令来完：
    jump <linespec>    指定下一条语句的运行点。<linespce>可以是文件的行号，可以是file:line格式，可以是+num这种偏移量格式。表式着下一条运行语句从哪里开始。  
    jump <address>    这里的<address>是代码行的内存地址。  
   
    注意，jump命令不会改变当前的程序栈中的内容，所以，当你从一个函数跳到另一个函数时，当函数运行完返回时进行弹栈操作时必然会发生错误，可能结果还是非常奇怪的，甚至于产生程序Core Dump。所以最好是同一个函数中进行跳转。  
    熟悉汇编的人都知道，程序运行时，有一个寄存器用于保存当前代码所在的内存地址。所以，jump命令也就是改变了这个寄存器中的值。于是，你可以使用“set $pc”来更改跳转执行的地址。如：  
    set $pc = 0x485

三、产生信号量

    使用singal命令，可以产生一个信号量给被调试的程序。如：中断信号Ctrl+C。这非常方便于程序的调试，可以在程序运行的任意位置设置断点，并在该断点用GDB产生一个信号量，这种精确地在某处产生信号非常有利程序的调试。  
    signal <singal>，UNIX的系统信号量通常从1到15。所以<singal>取值也在这个范围。  
    single命令和shell的kill命令不同，系统的kill命令发信号给被调试程序时，是由GDB截获的，而single命令所发出一信号则是直接发给被调试程序的。  

四、强制函数返回

    如果你的调试断点在某个函数中，并还有语句没有执行完。你可以使用return命令强制函数忽略还没有执行的语句并返回。
    return，return <expression>    使用return命令取消当前函数的执行，并立即返回，如果指定了<expression>，那么该表达式的值会被认作函数的返回值。

五、强制调用函数

    call <expr>    表达式中可以一是函数，以此达到强制调用函数的目的。并显示函数的返回值，如果函数返回值是void，那么就不显示。另一个相似的命令也可以完成这一功能——print，print后面可以跟表达式，所以也可以用他来调用函数，print和call的不同是，如果函数返回void，call则不显示，print则显示函数返回值，并把该值存入历史数据中。

 

编程语言

GDB支持下列语言：C, C++, Fortran, PASCAL, Java, Chill, assembly, 和 Modula-2。一般说来，GDB会根据你所调试的程序来确定当然的调试语言，比如：发现文件名后缀为“.c”的，GDB会认为是C程序。文件名后缀为“.C, .cc, .cp, .cpp, .cxx, .c++”的，GDB会认为是C++程序。而后缀是“.f, .F”的，GDB会认为是Fortran程序，还有，后缀为如果是“.s, .S”的会认为是汇编语言。

也就是说，GDB会根据你所调试的程序的语言，来设置自己的语言环境，并让GDB的命令跟着语言环境的改变而改变。比如一些GDB命令需要用到表达式或变量时，这些表达式或变量的语法，完全是根据当前的语言环境而改变的。例如C/C++中对指针的语法是*p，而在Modula-2中则是p^。并且，如果你当前的程序是由几种不同语言一同编译成的，那到在调试过程中，GDB也能根据不同的语言自动地切换语言环境。这种跟着语言环境而改变的功能，真是体贴开发人员的一种设计。

下面是几个相关于GDB语言环境的命令：

    show language 查看当前的语言环境。如果GDB不能识为你所调试的编程语言，那么，C语言被认为是默认的环境。      
    info frame        查看当前函数的程序语言。      
    info source       查看当前文件的程序语言。  

如果GDB没有检测出当前的程序语言，那么你也可以手动设置当前的程序语言。使用set language命令即可做到。

当set language命令后什么也不跟的话，你可以查看GDB所支持的语言种类：  

        (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      

于是你可以在set language后跟上被列出来的程序语言名，来设置当前的语言环境。