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【项目管理】GDB调试

news 2025/7/13 21:15:37

gdb（GNU Debugger） 是 Linux 和嵌入式开发中最常用的调试工具之一，可以用来调试 C/C++ 程序、排查崩溃、分析程序流程等。在嵌入式开发中，gdb 还可以通过远程调试（gdbserver）调试目标设备上的程序。

这篇文章是 gdb 调试的入门指南，包括常见命令、使用场景和一些高级技巧。

安装 gdb：

sudo apt-get update
sudo apt-get install gdb

基本使用流程

编译时开启调试信息

在使用 gdb 调试程序之前，必须在编译时启用调试信息。确保编译时加上 -g 参数：

gcc -g -o my_program my_program.c

启动 gdb

启动 gdb 并加载可执行文件：

gdb ./my_program
gdb a.out
gdb app#调试完毕后退出
q: qiut

gdb调试代码

执行调试

进入 gdb 后，可以通过命令控制程序执行和调试流程：

设置断点。
单步调试。
查看变量值、堆栈信息等。

常用命令

程序控制

命令	功能
run 或 r	启动程序并在 main() 函数处暂停。
start	$12
continue 或 c	继续运行程序直到下一个断点或程序结束。
quit 或 q	退出 gdb 调试器。
kill	终止当前调试的程序。

断点管理

命令	功能
break [行号/函数名]	在指定行号或函数入口处设置断点。
info breakpoints	查看所有断点。
delete [断点编号]	删除指定断点（不加编号则删除所有断点）。
disable [编号]	禁用某个断点（不删除）。
enable [编号]	启用某个断点。
condition [编号] 条件	为断点设置条件（满足条件时才会触发）。

单步调试

命令	功能
step 或 s	单步执行代码（进入函数内部）。
next 或 n	单步执行代码（跳过函数调用）。
finish 或 fi	执行完当前函数，返回调用函数处。
until [行号]	执行到指定行号处。
jump [行号]	使程序从当前要执行的代码处，直接跳转到指定位置处继续执行后续的代码。

变量和内存查看

命令	功能
print [变量名] 或 p [变量名]	打印变量值（支持表达式）。
set variable [变量名]=值	修改变量值。
info locals	查看当前函数中的所有局部变量。
info variables	查看程序中定义的变量。
x/[格式][单位] 地址	查看内存内容（如 x/4xw 查看 4 个字）。

格式说明：

格式：x（十六进制）、d（十进制）、c（字符）、s（字符串）。
单位：
- b：字节（1 byte）。
- h：半字（2 bytes）。
- w：字（4 bytes）。
- g：双字（8 bytes）。

查看代码和堆栈

命令	功能
list 或 l	查看当前代码（默认显示 10 行）。
list [行号/函数名]	查看指定行号或函数的代码。
backtrace 或 bt	显示函数调用堆栈。
frame [编号]	切换到指定堆栈帧。
info frame	查看当前堆栈帧的信息。

以下是示例代码的调试界面（仅截部分作为参考）：
gdb调试演示
run
断点调试
逐行调试

高级功能

条件断点

为断点设置触发条件，只有条件满足时程序才会暂停：

break 42 if x > 10# 示例：在第 42 行设置断点，当变量 x > 10 时触发。

观察点（Watchpoint）

观察某个变量的值是否发生变化：

watch x

程序运行时，如果 x 的值发生改变，程序会暂停。

打印调用栈

当程序崩溃时（如发生 Segmentation Fault），可以使用以下命令打印调用栈，定位问题代码：

bt

调试核心转储文件

如果程序崩溃并生成了核心转储文件（core dump），可以使用 gdb 查看崩溃时的状态：

启用 core dump：

ulimit -c unlimited

调试 core 文件：

gdb ./my_program core

使用 bt 命令查看崩溃时的调用栈。

远程调试（gdbserver）

远程调试用于嵌入式开发，调试运行在目标设备上的程序。
步骤：

目标设备 上安装并启动 gdbserver：

gdbserver :1234 ./my_program

目标设备上的程序将在 1234 端口 等待调试器连接。

主机上启动 gdb 并连接到目标设备：

gdb ./my_program
target remote <目标设备IP>:1234

调试流程与普通 gdb 调试相同。

常见调试场景

1. 程序崩溃的调试

触发崩溃后，使用 bt 查看调用栈，定位崩溃的代码位置。
检查变量值是否异常：

p x

2. 内存越界问题

使用 watch 命令观察数组边界或指针的值：

watch array[index]

3. 性能问题

设置断点查看某个函数是否被频繁调用：

break function_name

使用 info locals 和 x 命令检查不必要的内存分配或操作。

gdb 调试技巧

1. 使用 .gdbinit 文件

在项目目录下创建 .gdbinit 文件，可以预先配置常用命令。例如：

set pagination off
set print pretty on

2. 命令别名

为常用命令创建别名。例如：

define bmainbreak main
end

输入 bmain 时会自动设置断点到 main()。

3. 保存调试会话

将调试命令保存到脚本文件中，以便快速重现调试流程：

gdb -x commands.gdb

其中 commands.gdb 文件内容示例：

break main
run
bt

嵌入式开发中的 gdb 应用

在嵌入式开发中，gdb 通常用于调试运行在目标硬件上的程序，以下是常见场景：

调试裸机程序：
- 使用硬件调试器（如 JTAG）连接目标设备，通过 gdb 检查寄存器和内存状态。
调试 RTOS 应用：
- 设置断点到任务切换点，观察任务调度是否正常。
调试内核模块：
- 使用 kgdb 调试 Linux 内核模块。

综上。gdb 是非常强大的调试工具，通过熟练掌握其命令和技巧，可以快速定位和解决程序中的问题。无论是调试普通 C/C++ 程序还是嵌入式设备中的驱动程序，gdb 都是不可或缺的工具。建议从常用命令入手，逐步学习高级功能，并结合实际项目练习，提升调试效率。

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