GDB全称GNU symbolic debugger，它是诞生于GNU开源组织的（同时诞生的还有 GCC、Emacs 等）UNIX及UNIX-like下的调试工具，是Linux下最常用的程序调试器，GDB 支持调试多种编程语言编写的程序，包括C、C++、Go、Objective-C、OpenCL、Ada 等。但是在实际应用中，GDB 更常用来调试C和C++程序。虽然说在Linux系统下我们可以借助诸多集成开发工具来完成程序的编写和调试，但实际上，调试C/C++程序一定是直接或者间接使用GDB完成的。所以说GDB调试几乎可以说是Linux程序员必备的基本技能。本文将手把手教你使用GDB调试程序，并带你深入了解什么是GDB调试器。
文章目录
前言
一、什么是GDB
（1）查看GDB版本
（2）安装GDB调试器
（3）卸载GDB
1. 为什么要有GDB
2. 下载安装GDB
二、GDB的启动与调试程序的上下文设置
（1）gdb工作目录
（2）程序运行参数
（3）查看及修改运行环境
（4）输入输出重定向
（1）测试程序中的main函数参数解析argc与argv[]
（2）gcc编译时 ==-g== 选项帮我们做了什么？
（3）启动GDB与指定目标调试程序的方式
1. 准备知识
2. 程序上下文
三、GDB实战讲解
（1）创建一个多线程测试文件
（2）undefined reference to `pthread_create' 错误
（3）多线程调试
（1）什么是 core dump 核心转储
（2）产生 core dump 的原因
（3）core 文件的相关配置与 shell 资源限制
（4）通过core文件调试当掉的程序
（1）调试非运行状态的可执行程序
（2）调试一个正在运行的程序
（1）r（run）运行与start运行程序
（2）q（quit）退出调试
（3）help
（4）l（lsit）查看代码
（5）set 传入参数
（6）n（next）执行下一条语句，不进入函数内部
（7）s（step）执行下一条语句，且进入函数内部
（8）u（until）
（9）b（break）设置断点以及打断点的六种方式
（10）tbreak
（11）rbreak
（12）disable 与 enable
（13）watch
（14）rwatch
（15）awatch
（16）catch
（17）c（continue）执行到下一个断点处
（18）info 查看
（19）del（delete）删除
（20）clear
（21）ignore
（22）p （print）
（23）ptype 查看类型
（24）display 跟踪变化
（25）undisplay 取消跟踪
（26）bt （backtrace）查看栈信息
（27）x 查看内存
（28）disas 反汇编
（29）finish
（30）return
（31）call
（32）edit
（33）search
1. GDB命令详解
2. GDB跟踪可以正常编译运行的源文件
3. GDB跟踪core（调试挂掉的程序）
4. GDB调试多线程
总结
我们在开发程序的过程中，应该很少会有一次就编译通过的吧，有时候即便是写了短短几十行的代码，都难免会有一些小的疏忽，更何况是几千上万甚至更大的代码，反正我在开发中几乎每次写完程序都会经过反复的调试，键盘的F11键经常会坏掉。在程序中，出现的错误主要分为 2大 类，即语法错误和逻辑错误：
语法错误，顾名思义就是不符合编程语言语法的错误，这类错误一般都可以由编译器诊断出来，GCC编译器的编译阶段会进行语法检查（这方面内容我在GCC编译器那篇文章中已经详细介绍过了）；
逻辑错误，这部分错误是指我们在程序设计的逻辑上的错误，程序编译通过，但是执行结果并不符合我们的预期，这类错误就没有办法依靠GCC编译器去检查了，需要我们自己调试分析；
程序出现语法错误，可以依靠GCC检查出来，而逻辑错误就要我们今天的主角GDB登场解决了。所谓调试（Debug），就是单步执行代码，或通过断点让程序执行到某个位置，以此来逐步锁定程序出现问题的范围。在单步调试的过程中，我们可以监控程序执行的每一个行为，包括变量值的变化、函数的调用、内存中数据的变化、线程的调度等等，以此来修复BUG或者优化代码。
我们在Windows下开发最常用的Visual Studio，它自带的调试器是Remote Debugger，调试器与整个IDE无缝衔接，使用非常方便。在Linux下C/C++必备的调试器就是GDB了，下面讲解如何查看GDB版本及安装GDB。
gdb -v
gdb --version
如果你的执行结果如下，说明已经安装好了gdb，版本号如下，一般我们装好Linux后可以通过这个命令来测试是否已经安装gdb调试器。
bash: gdb: command not found
安装gdb主要有两种方法：
① 直接安装。通常我们安装好Linux之后，操作系统内会附带有gdb的安装包，我们可以直接使用操作系统内已有的gdb安装包，使用包管理器进行安装。这种方法简单有效，只需要一条命令就可以安装成功（以CentOS为例）
yum -y install gdb
安装好后，可以通过 gdb -v 查看版本，一般来说通过这种方式安装的gdb都不是最新版本，并且无法自己选择版本。
② 通过源码安装。源码安装是指首先去网上下载源码压缩包，然后在本地解压安装，我们可以选择自己需要的版本进行安装，可以直接点击源码包的链接gdb源码去下载。
解压文件
找到下载好的压缩包并解压
tar -zxvf gdb-11.2.tar.gz
如果你是在Windows下下载好的压缩包，要传到Linux下，可以借助SecureCRT的rz命令，教程请见《【Linux开发环境搭建：工具篇】SecureCRT工具连接虚拟机、rz/sz传输、中文乱码问题解决》。
解压后进入解压出来的目录
运行 configure 文件配置环境，这时候会创建一个Makefile文件
make 编译源码文件
安装 make install
gdb -v 查看
tar -zxvf gdb-11.2.tar.gz
cd gdb-11.2
./configure
make
make install
gdb -v
gdb调试器的卸载命令
yum remove gdb
首先我们创建一个C文件gdb_test.c，以用于后面举例使用，程序如下
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
struct st
{
int a;
int b;
};
void print_array(char* array, int len)
{
int i = 0;
for(i = 0; i < len; i++)
{
printf('array[%d]: %c\n', i, array[i]);
}
}
int main(int argc, char* argv[])
{
struct st st_temp;
int i = 0;
char array[5];
st_temp.a = 10;
st_temp.b = 11;
for(i = 0; i < 5; i++)
{
array[i] = i + '0';
}
print_array(array, 5);
for(i = 0; i < argc; i++)
{
printf('hello...argv[%d]: %s\n', i, argv[i]);
}
return 0;
}
在这个测试程序中，main函数貌似有点不同寻常啊
int main(int argc, char* argv[])
多了两个东西，argc和argv，其实在main函数中本就应该有这两个参数，只不过在我们平常的大部分学习中，都弱化了这两个参数的作用，估计大部分人在学习编程时都从来没有写过这两个参数。第一个参数argc用来统计程序运行时传递给main函数的命令行参数的个数，这个不需要我们设置；argv是一个字符串数组，用来存放我们传入的参数，其中argv[0]默认就是程序运行的路径名。说起来不好理解，我们举个例子，就用上面给出的gdb_test.c文件，我们编译好运行一下，并传递参数
gcc gdb_test.c -o g3
./g3 111111
gdb主要的作用是跟踪程序的执行过程，所以要想用gdb调试程序，首先要把源程序编译为可执行文件。但是，我们正常使用gcc命令编译出来的可执行文件是无法通过gdb调试的，因为这样编译出来的可执行文件缺少gdb调试所需要的调试信息（比如每一行代码的行号、包含程序中所有符号的符号表等信息）。要想生成带有gdb调试信息的可执行文件，就要在gcc编译的时候添加==-g== 选项。
你可能通过尝试后会说，不加gcc的 -g 选项也能进入gdb调试，确实是这样，但是进入gdb并不代表就可以调试，比如下面
启动gdb调试器分为四种情况：
① 调试非运行状态且编译通过可运行的可执行文件
gdb exe(可执行文件名)
gdb ./exe(可执行文件名)
② 调试正在运行的可执行文件
gdb -p pid(进程号)
③ 调试core
gdb exe(可执行文件名) core.19761(core文件名)
gdb ./exe(可执行文件名) core.19761(core文件名)
上面这三种情况会在后面对应的章节详细介绍。
④ 假如直接使用 gdb 命令进入gdb调试器，gdb自己是无法确定要调试哪个可执行文件的，即使当前目录只有一个可执行文件也无法自动识别，这时我们可以手动指定目标调试文件。
默认情况下，GDB调试器会把启动时所在的目录作为工作目录，但有时候我们可能需要根据情况去改变gdb的工作目录，查看gdb当前工作目录和改变工作目录的命令和 shell 下一样。
① 查看当前gdb工作目录
pwd 命令可以查看当前gdb工作目录
传递运行参数的方式有三种：
① 启动gdb时指定（exe表示可执行文件名，paras表示参数）
gdb --args exe paras
我们用前面的gdb_test.c编译为g3，并传入参数111111111
set paras
我们在函数print_array()处设置一个断点，并执行到断点处，然后把函数参数len设置为2，也就是只打印两个数据（array总共5个数据，可以看前面的图中打印结果）
run paras
start paras
① 查看程序的运行路径
show paths
② 设置程序的运行路径
path /xxx/xxx/
③ 查看环境变量
show environment
④ 设置环境变量
set environment PARA=para
① 输入输出重定向
默认情况下，程序中的输出都是打印在终端上的，通过重定向可以把结果打印到指定位置。比如，我们可以把程序中的打印结果都打印到某个文件中
tty /dev/tty1
在下面所有的命令标题中，括号内为命令全写，括号外为命令缩写，使用效果一样，例如运行命令 r（run），下面两种用法效果一致
（gdb）r
（gdb）run
下面的例子都是用前面编译好的文件 gdb_test.c 及可执行文件 g3。
run 运行程序，如果有断点则停在断点处，如果没有断点会一直执行到程序结束。start 会执行到main函数的起始位置，相当于在main()加一个断点，然后使用 run 执行。如果在程序调试或者执行中使用 run 或 start 都代表从头开始重新执行程序。
在 r 或 start 命令后面加参数可以把参数传入并执行（前面已经介绍过了）
（gdb）r para
传入参数para并执行。
退出 gdb 调试，回到 shell。
查看帮助手册，按 q 退出帮助手册。
① 一次显示10行
（gdb）list test1.c:1,10
① set 可以传入参数或者修改变量的值
（gdb）set var width=10
③ 设置命令
比如说我们在打印结构体的时候，使用 p 命令默认就是普通的打印，可能不是很美观，我们可以通过命令使打印出来的结构体更符合我们观看的习惯
（gdb）set print pretty
单步执行代码，一条语句一条语句的执行，如果遇到函数不会进入函数内部，可以理解为VS的 F10 调试键。也可以在后面加数字表示执行多少行
（gdb）n num
用法基本与 next 相同，区别在于 step 在遇到函数的时候会进入函数内部（像 printf 等这种库函数不会进入），可以理解为VS的 F11 调试键。
① 跳出循环体
在遇到循环体时，如果在循环体尾部（最后一行代码）按 until 调试键，会直接执行完整个循环体，并停在循环体外。
（gdb）until num
直接跳至第 num 行执行并停在这一行。
③ 在其他时候，功能和 next 一样，都是单步执行。
断点（BreakPoint），可以让程序执行到断点处并停在这里，加断点应该是调试的时候最常用的一种方法，就像VS中的 F9 键。加断点的方式有很多种，下面将逐一介绍：
① b function （直接加函数名）在某个函数 function 处添加断点
在函数 print_array() 处加断点并执行，会停在该函数内部的第一行
（gdb）b 12 if i==2 当i==2的时候在第12行加断点
（gdb）b func if i>3 当i>3的时候在函数func处加断点
命令的格式与用法与 break 相同，但是设置的断点只生效一次，该断点使用一次后自动去除。
该命令用于给函数加断点， rbreak regex 给所有满足表达式 REGEX 的函数加断点，设置的断点和 break 设置的断点一样。这个命令在C++调试的时候，用于给所有重载函数加断点非常方便。也可以加文件名来限制为哪个文件中的所有满足表达式的函数加断点 rbreak file.c:regex 。
用于禁用和激活断点（普通断点、捕捉点、观察点、display的变量），通过断点号来指定要禁用或激活的断点（通过 info 查看断点号），可以通过 help 手册查看用法，被 disable 禁用的断点将会暂时失效，使用 enable 激活后会再度恢复正常使用。
设置观察点，如果在执行过程中变量发生变化，就把他打印出来，并停止运行。
只要程序中出现读取目标变量或表达式的值的操作，程序就会停止运行。（读）
只要程序中出现读取目标变量或表达式的值或者改变值的操作，程序就会停止运行。（读写）
（gdb）catch enevt 监控某一事件 event 的发生，当事件发生时，程序停止
这个 event 可以是下面的情况：
① C++中 throw 抛出的异常或 catch 捕捉到的异常；
② load 命令或 unload 命令，在动态库加载或卸载时程序停止执行；
③ fork、vfork、exec 系统调用时，程序停止运行；
举个例子测试一下，先准备一个C++源文件，并编译生成带调试信息的可执行文件 test。
继续执行程序，一直执行到下一个断点处。
① info breakpoints 查看所有断点的信息
Num：断点编号
Type：断点类型
Enb：激活状态，y表示已激活，n表示未激活
② info breakpoints num 查询 num 号断点的信息
如果我们使用 quit 退出调试，然后再次启动 gdb 的话，之前设置的所有类型的断点（包括观察点、捕捉点）都会消失。通过 delete 可以在当前调试中删除断点。在使用 delete 删除断点的时候，要先用 info 命令查看断点信息，在显示信息的第一列会有断点的编号，然后再根据编号删除断点即可。（删除观察点、捕捉点方法与删除断点一致）
删除断点，后面加行号或函数名，（delete是按照断点号删除）
（gdb）clear func 删除函数 func 处的断点
（gdb）clear num 删除第 num 行的断点
忽视断点
（gdb）ignore num count 忽视编号为 num 的断点 count 次
① 打印变量的值
（gdb）p val 打印变量 val 的值
（gdb）p &val 打印变量 val 的地址
| 命令 | 进制 |
|---|---|
| /t | 二进制 |
| /d | 十进制有符号 |
| /u | 十进制无符号数 |
| /x | 十六进制 |
| /o | 八进制 |
| /f | 浮点型 |
| /c | 字符型 |
其实和我们在C语言中的语法是一样的。
③ 打印表达式结果
查看一个变量的数据类型
查看某个变量或表达式的值，和 p 命令类似，但是 display 会一直跟踪这个变量或表达式值得变化，每执行一条语句都会打印一次变量或表达式的值。
后面加 Num 编号，删除取消跟踪。其实也可以使用 del 删除。
在一个程序的执行过程中，如果遇到函数调用，会产生一系列一些与函数上下文相关的信息：比如函数调用的位置、函数参数、函数内部的临时变量等。这些信息会被存放在一块称为栈帧的内存空间中，并且每一个函数调用都对应一个栈帧（main 函数也有自己的栈帧，称为初始帧）。这些所有的栈帧都存放在内存中的栈区。通过命令 info frame 可以查看当前使用的栈帧所存储的信息，这里面包含了栈帧编号、栈帧地址、调用者、源码编程语言等信息。通过命令 frame num 、up 、down 可以选的改变栈帧。
查看函数 print_array() 的反汇编代码，使用命令 q 退出。
跳出当前所在的函数。
忽略后面的语句，立即返回，可以指定返回值 return -1 。
调用某个函数，call func() 调用 func() 函数。
进入编辑模式
search 搜索，reverse-search 反向搜索。
这个很简单，我们前面介绍命令时，所举的例子，都是在这种情况下进行的。也就是对编译好的可执行文件进行调试。
有时候我们运行一个一直执行的程序时，希望能够调试这个程序。比如某个带有无限循环打印某些信息的程序。
core是指core memory，dump即堆放。core dump就是核心转储的意思。在Unix系统中，经常会将主内存 main memory 称为核心 core，而核心映像 core image 是指进程执行时的内存状态。当程序发生错误或者异常或者收到某些信号而终止执行的时候，操作系统会把核心映像写入一个文件（core 文件）来作为调试依据，这就是核心转储 core dump。
换句话说，当我们写的程序在运行时发生异常而退出的时候，由操作系统把程序当前的内存状况存储在一个core文件中，这就叫core dump。也就是说，所谓core dump核心转储，就是当我们写的程序当掉（异常退出）时，把程序当前的内存状况存储起来，以作为调试的参考的这么一种技术。
主要原因可以分为三大类：
① 访问越界
包括数组下标越界，C语言字符串无结束符引起的越界，使用非法指针（空指针NULL、野指针、未初始化的指针、越界指针）等。
② 多线程
多线程访问全局变量未加同步机制（锁机制等），或使用了线程不安全的函数。
③ 堆栈溢出
使用了太大的局部变量或无限嵌套、递归调用函数，可能会造成栈溢出。
我们先准备一个有问题的程序
ulimit -c unlimited
再次查看 shell 的限制就能看到，现在 core 的限制变为 unlimited 了
echo 'core-%e-%t' > /proc/sys/kernel/core_pattern
| 参数 | 含义 |
|---|---|
| %p | 添加 pid |
| %u | 添加 uid |
| %g | 添加 gid |
| %s | 添加导致 core dump 的信号 |
| %t | 添加 core 生成的时间 |
| %h | 添加主机名 |
| %e | 添加命令名 |
注意，core 文件是执行可执行文件时，产生 core dump 后才会产生的一种文件，所以要先执行可执行文件，产生 core dump，这样才能得到 core 文件。
使用 gdb 可执行文件名 core文件名 进入gdb调试
创建一个测试文件，代码如下，本人 Linux 专题系列有线程专题与进程专题，本文只做一个简单的线程创建。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
void* thread1()
{
printf('this is thread1...\n');
for(;;)
{
sleep(1);
}
}
void* thread2()
{
printf('this is thread2...\n');
for(;;)
{
sleep(1);
}
}
int main(int argc, char* argv[])
{
pthread_t tid1;
pthread_t tid2;
printf('this is main...');
pthread_create(&tid1, NULL, thread1, NULL); /*创建线程1*/
pthread_create(&tid2, NULL, thread2, NULL); /*创建线程2*/
/*等待线程结束*/
pthread_join(tid1, NULL);
pthread_join(tid2, NULL);
return 0;
}
上面的文件创建好之后，如果直接编译，会报错undefined reference to `pthread_create’
① 首先，运行 ttt 可执行文件，这里也会显示主进程 ID
（gdb）thread apply num n 让线程 num 继续执行，num 是线程的编号，用info查看
（gdb）set scheduler-locking on 只执行当前线程，输入 n 继续执行
（gdb）set scheduler-locking off 所有线程并发执行
熟练掌握 gdb 调试是一个高水平程序员的基本技能，其实我们用习惯了 IDE 中的调试器之后，反而越来越忽视 gdb 这种命令行的调试。但是实际上，熟练掌握 gdb 会对调试程序本身产生更深刻的理解，可以大大提高程序调试水平。如果这篇文章大家觉得有帮助，可以关注我的 Linux 专栏，里面有更多 Linux 相关的优质文章。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，学习 Linux 知识的同时，一定要动手练习，亲自去调试一些程序，只能理解这只指令是怎么执行的。
联系客服
