用GDB调试多进程程序

有一段时间没有写技术方面的东西了^_^。众所周知，GDB是Unix/Linux下调试程序的龙头老大，GDB功能强大，我们在平时多使用其一些最基本的功能，而且一般调试的都是单进程的程序。最近一个项目中的问题让我接触如何使用GDB调试多进程程序，更确切的是说调试调用fork的多进程程序。

使用GDB最好的文档就是其名为'Debugging with GDB'的参考手册。手册中有一小章节提到了如何调试多进程程序。一般情况下，如果被gdb调试的程序中调用fork派生出一个新的子进程，这时gdb调试的仍然还是父进程，其子进程的执行不被理会。如果之前你在子进程的执行routine上设置了断点，那么当子进程执行到那个断点时，子进程会因为收到一个SIGTRAP信号而自行终止，除非你在子进程中拦截了该信号。

那么使用GDB该如何调试多进程程序呢？在其参考手册中提供了一种通用方法，这里说说(GDB在某些平台上如HP-UX，还提供了更简便的方法，不过不具备通用性，这里不说)：

[测试程序]
我们先看看我们的测试程序:
/* in eg1.c */

int wib(int no1, int no2)
{
int result, diff;
diff = no1 - no2;
result = no1 / diff;
return result;
}

int main()
{
pid_t pid;

pid = fork();
if (pid <0) {
printf("fork err/n");
exit(-1);
} else if (pid == 0) {
/* in child process */
sleep(60); ------------------ (!)

int value = 10;
int div = 6;
int total = 0;
int i = 0;
int result = 0;

for (i = 0; i < 10; i++) {
result = wib(value, div);
total += result;
div++;
value--;
}

printf("%d wibed by %d equals %d/n", value, div, total);
exit(0);
} else {
/* in parent process */
sleep(4);
wait(-1);
exit(0);
}
}
该测试程序中子进程运行过程中会在wib函数中出现一个'除0'异常。现在我们就要调试该子进程。

[调试原理]
不知道大家发现没有，在(!)处在我们的测试程序在父进程fork后，子进程调用sleep睡了60秒。这就是关键，这个sleep本来是不该存在于子进程代码中的，而是而了使用GDB调试后加入的，它是我们调试的一个关键点。为什么要让子进程刚刚运行就开始sleep呢？因为我们要在子进程睡眠期间，利用shell命令获取其process id，然后再利用gdb调试外部进程的方法attach到该process id上，调试该进程。

[调试过程]
我觉上面的调试原理的思路已经很清晰了，剩下的就是如何操作的问题了。我们来实践一次吧！
我所使用的环境是Solaris OS 9.0/GCC 3.2/GDB 6.1。

GDB调试程序的前提条件就是你编译程序时必须加入调试符号信息，即使用'-g'编译选项。首先编译我们的源程序'gcc -g -o eg1 eg1.c'。编译好之后，我们就有了我们的调试目标eg1。由于我们在调试过程中需要多个工具配合，所以你最好多打开几个终端窗口，另外一点需要注意的是最好在eg1的working directory下执行gdb程序，否则gdb回提示'No symbol table is loaded'。你还得手工load symbol table。好了，下面我们就'按部就班'的开始调试我们的eg1。

执行eg1:
eg1 & --- 让eg1后台运行吧。

查找进程id:
ps -fu YOUR_USER_NAME

运行gdb:
gdb
(gdb) attach xxxxx --- xxxxx为利用ps命令获得的子进程process id
(gdb) stop --- 这点很重要，你需要先暂停那个子进程，然后设置一些断点和一些Watch
(gdb) break 37 -- 在result = wib(value, div);这行设置一个断点,可以使用list命令察看源代码
Breakpoint 1 at 0x10808: file eg1.c, line 37.
(gdb) continue
Continuing.

Breakpoint 1, main () at eg1.c:37
37 result = wib(value, div);
(gdb) step
wib (no1=10, no2=6) at eg1.c:13
13 diff = no1 - no2;
(gdb) continue
Continuing.

Breakpoint 1, main () at eg1.c:37
37 result = wib(value, div);
(gdb) step
wib (no1=9, no2=7) at eg1.c:13
13 diff = no1 - no2;
(gdb) continue
Continuing.

Breakpoint 1, main () at eg1.c:37
37 result = wib(value, div);
(gdb) step
wib (no1=8, no2=8) at eg1.c:13
13 diff = no1 - no2;
(gdb) next
14 result = no1 / diff;
(gdb) print diff
$6 = 0 ------- 除数为0，我们找到罪魁祸首了。
(gdb) next
Program received signal SIGFPE, Arithmetic exception.
0xff29d830 in .div () from /usr/lib/libc.so.1

至此，我们调试完毕。

上面仅仅是一个简单的多进程程序，在我们平时开发的多进程程序远远比这个复杂，但是调试基本原理是不变，有一些技巧则需要我们在实践中慢慢摸索。