gdb常用命令及使用gdb调试多进程多线程程序

一、常用普通调试命令

1.简单介绍GDB

介绍： gdb是Linux环境下的代码调试⼯具。
使⽤：需要在源代码⽣成的时候加上 -g 选项。
开始使⽤： gdb binFile
退出： ctrl + d 或 quit

2.调试过程

（1）list命令

list linenum 显⽰binFile第linenum行周围的源代码，接着上次的位置往下列，每次列10⾏。
list function 显示函数名为function的函数的源程序
list 显示当前行后面的源程序
list - 显示当前行前面的源程序

（2）run或r

运行程序。

run args run命令可以直接接命令行参数值，也可以在执行run之前通过 set args + 参数值实现。

(3)break(b)

打断点，使用方法:

b linenum 在某行打断点
b +offset/-offset 在当前行号的前面或后面offset停住
b filename:linenum 在某文件的某行打断点
b filename:function 在某文件某个函数入口停住
b *address 在程序的运行地址处停住
b 没有参数在下一句停住
b where if condition 当某个条件满足时，在某一行停住（这个很有用，比如b 10 if ret == 5）
breaktrace(或bt) 查看各级函数调⽤及参数
delete breakpoints 删除所有断点
delete breakpoints n 删除序号为n的断点
disable breakpoints 禁⽤断点
enable breakpoints 启⽤断点

对于break命令，我们要灵活使用。例如打多个断点。多线程程序中我们可以主函数中线程创建后立即打断点，执行线程函数入口打断点等。

（4）单步命令

普通用法就不说了。

step count 一次性执行count步，如果有函数会进入函数
next count 一次执行count，不进入函数
finish 运行程序，直到当前函数完成返回，并打印函数返回时的堆栈地址和返回值以及参数信息
until 退出循环体（尤其是针对for循环这种，很烦的）

（5）continue命令
continue(或c)：从当前位置开始连续⽽⾮单步执⾏程序

当程序被停住之后，可以使用continue(c)命令，恢复程序的运行直到程序结束，或到达下一个断点。这里要注意如果没有断点程序是会直接结束的。

（6）print(p)命令

这个命令比较常用，用来查看我们想看的内容。比如有关数组可以看全部，也可以看从左到右某一部分：

print命令针对变量查看的输出格式有：

x 按十六进制格式显示变量
d 按十进制格式显示变量
u 按十六进制格式显示无符号整型
o 按八进制格式显示变量
t 按二进制格式显示变量t 按二进制格式显示变量
a 按十六进制格式显示变量
c 按字符格式显示变量
f 按浮点数格式显示变量

（7）watch命令

这个命令比较有用。watch一般用来观察某个表达式（变量也是一种表达式）的值是否有变化，如果有变化，马上停住程序。我们有一下几种方法设置观察点：

watch expr 为表达式expr设置一个观察点，一旦表达式值有变化，马上停住程序
rwatch expr 当表达式expr被读时，停住程序
awatch expr 当表达式的值被读或被写时，停住程序。
info watchpoints 列出所有观察点（info指令通常可以去套举例如下，演示观测*i的值，一旦变化停下来：

在循环中我们也可以使用watch，配合ignore，它是除了until命令之外又一个可以让我们跳出循环的方法，不过watch+ignore更强大，可以任意跳转到第i次循环。它们的意思就是观察一个变量，可以理解为断点，ignore这个断点多少次，然后用continue就可以直接跳过了。

（8）examine命令

使用该命令来查看内存地址中的值。语法是：x/u addr

addr表示一个内存地址。“x/”后的n、f、u都是可选的参数，n
是一个正整数，表示显示内存的长度，也就是说从当前地址向后显示几个地址的内容；f
表示显示的格式，如果地址所指的是字符串，那么格式可以是s，如果地址是指令地址，那么格式可以是i；u
表示从当前地址往后请求的字节数，如果不指定的话，GDB默认是4字节。u参数可以被一些字符代替：b表示单字节，h表示双字节，w表示四字节，g表示八字节。当我们指定了字节长度后，GDB会从指定的内存地址开始，读写指定字节，并把其当作一个值取出来。n、f、u这3个参数可以一起使用，例如命令“x/3uh
0x54320”表示从内存地址0x54320开始以双字节为1个单位（h）、16进制方式（u）显示3个单位（3）的内存。

（9）jump命令

jump命令不会改变程序栈的内容，一般只在同一函数内跳转。

jump linespec 指定下一条语句的运行点，linespec可以是linenum，filename+linenum，+offset这几种形式
jump address 跳到代码行的地址

（10）signal命令

使用signal 信号名（如SIGINT）这种方式把信号发送给程序，如果程序注册了signal_handler函数，还可以进行相应的处理，帮助调试程序。

（11）set命令

set args 设置命令行参数
set env environmentVarname=value 设置环境变量。如：set env USER=benben

（12）call命令

call function 强制调用某函数

强制调用某函数，它会显示函数返回值（如果函数返回值不是void）。print命令也可以完成该功能。

（13）disassemble命令

反汇编命令，查看执行时源代码的机器码。

（14）其他命令

info（i) locals：查看当前栈帧局部变量的值
info break ：查看断点信息
info(或i) breakpoints：查看当前设置了哪些断点
finish：执⾏到当前函数返回，然后挺下来等待命令
set var：修改变量的值
display 变量名：跟踪查看⼀个变量，每次停下来都显⽰它的值
undisplay：取消对先前设置的那些变量的跟踪
until X⾏号：跳⾄X⾏直接回
n 或 next：单条执⾏
p 变量：打印变量值。

（14）另外一些常用调试命令

until 跳出循环。在执行完循环体内的最后一条语句之后执行 until, 就会执行完循环体到后面的一个语句停下。

finish 跳出当前函数，执行完当前的函数。

tui是一个命令行的界面，能同时把代码显示出来。

二、使用gdb调试core文件

1.认识core文件

linux下程序异常中止退出或崩溃的时，内核将程序在运行期间的内存状态等相关信息转存到磁盘，这个转存的文件叫core dump文件。文件中记录程序当时的内存调用、堆栈引用、进程和线程调用等信息，以帮助开发或维护人员了解异常发生当时的环境参数和信息。

段错误（segfault）也称为核心转储；指程序试图操作不允许访问或试图访问的不合法内存的情况。可能导致段错误的原因主要有：

1、试图解引用空指针（你不允许访问内存地址0）

2、试图解引用不在你内存中的其他指针

3、一个C++ vtable虚表指针被破坏并指向错误的地方，这导致程序试图去执行一些不可执行的内存。

4、其他情况，比如未对齐的内存访问也可能会出现段错误。

2.配置生成core文件

编译时需要加 -g 选项使程序生成调试信息: gcc -g core_test.c -o core_test

①使用 ulimit -c 查看core开关，如果为0表示关闭，不会生成core文件；
②使用 ulimit -c [filesize] 设置core文件大小，当最小设置为4之后才会生成core文件；
③使用 ulimit -c unlimited 设置core文件大小为不限制，这是常用的做法；
④如果需要开机就执行，则需要将这句命令写到 /etc/profile 等文件。
core文件命名和保存路径：

①core文件有默认的名称和路径；
②自己命名和指定保存路径，可以通过 /proc/sys/kernel/core_pattern 设置 core 文件名和保存路径，方法如下：
    echo "/corefile/core-%e-%p-%t" > /proc/sys/kernel/core_pattern
    命名的参数列表：
    %p - insert pid into filename 添加pid
    %u - insert current uid into filename 添加当前uid
    %g - insert current gid into filename 添加当前gid
    %s - insert signal that caused the coredump into the filename 添加导致产生core的信号
    %t - insert UNIX time that the coredump occurred into filename 添加core文件生成时的unix时间
    %h - insert hostname where the coredump happened into filename 添加主机名
    %e - insert coredumping executable name into filename 添加命令名。

3.调试core文件

（1）方法1: gdb [exec file] [core file] 然后执行bt看堆栈信息(或者where命令)

（2）方法1：gdb -c [core file],然后 file [exec file],最后再使用 bt 查看错误位置

https://blog.csdn.net/sunxiaopengsun/article/details/72974548

三、使用gdb调试多进程多线程程序

1.设置

默认设置下，在调试多进程程序时GDB只会调试主进程。但是GDB（>V7.0）支持多进程的分别以及同时调试，换句话说，GDB可以同时调试多个程序。只需要设置follow-fork-mode(默认值：parent)和detach-on-fork（默认值：on）即可。两者结合起来构成了GDB的调试模式。

follow-fork-mode detach-on-fork 说明

parent                   on                     只调试主进程（GDB默认）
child            on                     只调试子进程
parent                 off                    同时调试两个进程，gdb跟主进程，子进程block在fork位置
child                off                    同时调试两个进程，gdb跟子进程，主进程block在fork位置

设置方法：set follow-fork-mode [parent|child] set detach-on-fork [on|off]
   查询正在调试的进程：info inferiors
   切换调试的进程： inferior <infer number>
   添加新的调试进程： add-inferior [-copies n] [-exec executable] ,可以用file executable来分配给inferior可执行文件。
   其他：remove-inferiors infno， detach inferior

查看gdb默认的参数设置：

2.演示代码

下面这段代码的主要流程就是在main函数中fork创建一个子进程，然后在父进程中又创建一个线程，接着就使用gdb进行调试（block子进程）。

 #include <stdio.h>

 #include <pthread.h>

 #include <sys/types.h>

 #include <unistd.h>

 int main(int argc, const char **argv)

 {

     int pid;

     pid = fork();

     if (pid != )    //add the first breakpoint.

         Parent();

     else

         Child();

     return ;

 }

 //Parent process handle.

 void Parent()

 {

     pid_t pid = getpid();

     char cParent[] = "Parent";

     char cThread[] = "Thread";

     pthread_t pt;

     printf("[%s]: [%d] [%s]\n", cParent, pid, "step1");

     if (pthread_create(&pt, NULL, (void *)*ParentDo, cThread))

     {

         printf("[%s]: Can not create a thread.\n", cParent);

     }

     ParentDo(cParent);

     sleep();

 }

 //Parent process handle after generate a thread.

 void * ParentDo(char *argv)

 {

     pid_t pid = getpid();

     pthread_t tid = pthread_self();   //Get the thread-id selfly.

     char tprefix[] = "thread";

     printf("[%s]: [%d] [%s] [%lu] [%s]\n", argv, pid, tprefix, tid, "step2");  //add the second breakpoint.

     printf("[%s]: [%d] [%s] [%lu] [%s]\n", argv, pid, tprefix, tid, "step3");

     return NULL;

 }

 //Child process handle.

 void Child()

 {

     pid_t pid = getpid();

     char prefix[] = "Child";

     printf("[%s]: [%d] [%s]\n", prefix, pid, "step1");

     return;

 }

如果直接运行程序，那么输出的结果如下：

3.gdb调试

3.1设置调试模式和Catchpoint

设置调试父子进程，gdb跟主进程，子进程block在fork位置。

这时可以另开一个终端，使用如下命令查看当前CentOS系统所有进程的状态：发现父进程PID为10062，通过fork产生的子进程为10065：

同时，可以使用命令cat /proc/10062/status查看当前进程的详细信息：进程PID为10060，它的父进程（即GDB进程）为10062，同时这也是追踪进程ID，线程数Threads为1（共享使用该信号描述符的线程数，在POSIX多线程序应用程序中，线程组中的所有线程使用同一个信号描述符）。

3.2 设置第一个断点

在程序的第46行设置断点，并运行到断点处：

这时再次使用命令pstree -pul查看当前系统进程的状态：发现此时仍然只有父进程13162和子进程13159。

3.3 执行到第一个断点此时如果切换到子进程13162

重新切换到父进程13159

3.4 设置第二个断点并调试

在第50行设置断点继续调试主进程（使父进程产生线程），其中父进程和线程到底是谁先执行是由内核调度控制的。

这时使用命令pstree -pul查看当前系统进程的状态：存在父进程13159和子进程13162以及父进程创建的一个线程14208（线程用大括号{}表示）。

同时，使用命令cat /proc/13159/status查看当前进程的详细信息：进程PID为13159，它的父进程（即GDB进程）为13154，同时这也是追踪进程ID，线程数Threads为2（当前父进程13159+线程14208）。

3.5 查看第二个断点处的调试信息

3.6手动切换到线程

3.7 开始执行第二个断点处的代码

这时使用命令查看当前系统进程的状态：存在父进程13159和子进程13162，其中线程14208已经结束了。

本文部分参考：https://typecodes.com/cseries/multilprocessthreadgdb.html