编译 C++ 程序：分离与保留调试信息以支持 GDB 对 Core 文件的调试

在 C++ 程序开发过程中，调试是一个非常重要的环节。当程序出现问题，尤其是在生产环境中出现崩溃并生成 Core 文件时，我们需要使用调试工具（如 GDB）对程序进行深入分析，找出问题的根源。为了在需要时能够有效地使用 GDB 进行调试，我们需要一种方法来在编译过程中巧妙地处理调试信息，既能保证最终程序的高效运行，又能在需要时方便地使用调试信息进行故障排查。这就涉及到如何在编译过程中分离和保留调试信息，同时确保 GDB 可以使用这些信息对 Core 文件进行调试。

一、使用 Makefile 实现

DEBUG_FILE = $(TARGET).debug
$(TARGET): $(OBJECTS)$(CC) $(LDFLAGS) $(LIBPATH) -Wl,--start-group $(OBJECTS) $(LIBS) -Wl,--end-group -o $@$(objcopy) --only-keep-debug $(TARGET) $(DEBUG_FILE)$(STRIP) $(TARGET)$(objcopy) --add-gnu-debuglink=$(DEBUG_FILE) $(TARGET)

$(objcopy) --only-keep-debug $(TARGET) $(DEBUG_FILE)
使用 objcopy 工具将 $(TARGET) 中的调试信息提取出来，并存储在 $(DEBUG_FILE) 中。
--only-keep-debug 选项表示只保留调试信息，将其分离出来存储在单独的文件中。这样做的好处是可以减小最终可执行文件的大小，同时保留调试信息以便后续调试。

$(STRIP) $(TARGET)
使用 strip 工具从 $(TARGET) 中去除调试信息和符号表等内容。这样可以减小可执行文件的大小，使其更适合在生产环境中使用，因为这些信息在运行时通常是不需要的。

$(objcopy) --add-gnu-debuglink=$(DEBUG_FILE) $(TARGET)
再次使用 objcopy 工具将调试信息文件 $(DEBUG_FILE) 以 GNU 调试链接的方式添加到 $(TARGET) 中。这样，调试器可以在需要时找到并使用存储在 $(DEBUG_FILE) 中的调试信息，即使这些信息已经从 $(TARGET) 中剥离。这是一种常见的做法，既可以使最终的可执行文件更小，又能在需要调试时仍然可以使用调试信息。

二、使用 CMakeLists.txt 实现

set(DEBUG_FILE ${PROJECT_NAME}.debug)add_custom_command(TARGET ${PROJECT_NAME}POST_BUILDCOMMAND ${OBJCOPY} --only-keep-debug $<TARGET_FILE:${PROJECT_NAME}> ${DEBUG_FILE}COMMENT "Creating debug file ${DEBUG_FILE} from ${PROJECT_NAME}"
)
add_custom_command(TARGET ${PROJECT_NAME} POST_BUILDCOMMAND ${CMAKE_STRIP} "$<TARGET_FILE:${PROJECT_NAME}>"COMMENT "Strip debug symbols done on final binary."
)
add_custom_command(TARGET ${PROJECT_NAME}POST_BUILDCOMMAND ${OBJCOPY} --add-gnu-debuglink=${DEBUG_FILE} $<TARGET_FILE:${PROJECT_NAME}>COMMENT "Adding GNU debug link to ${PROJECT_NAME}"
)

2.1 添加自定义命令：分离并存储调试信息：

add_custom_command(TARGET ${PROJECT_NAME}POST_BUILDCOMMAND ${OBJCOPY} --only-keep-debug $<TARGET_FILE:${PROJECT_NAME}> ${DEBUG_FILE}COMMENT "Creating debug file ${DEBUG_FILE} from ${PROJECT_NAME}"
)

add_custom_command：这是 CMake 中的一个函数，用于添加自定义的构建命令。
TARGET ${PROJECT_NAME}：表示这个自定义命令将作用于 ${PROJECT_NAME} 这个目标。
POST_BUILD：指定该命令将在构建 ${PROJECT_NAME} 目标之后执行。

COMMAND ${OBJCOPY} --only-keep-debug $<TARGET_FILE:${PROJECT_NAME}> ${DEBUG_FILE}：
${OBJCOPY} 是一个工具，用于操作对象文件。
--only-keep-debug 是 OBJCOPY 的一个选项，用于从 PROJECT_NAME（使用生成器表达式来获取 ${PROJECT_NAME} 目标的最终文件）中仅提取并保留调试信息。
最终将提取出的调试信息存储在 ${DEBUG_FILE} 中。

2.2 添加自定义命令：去除最终二进制文件中的调试信息：

add_custom_command(TARGET ${PROJECT_NAME} POST_BUILDCOMMAND ${CMAKE_STRIP} "$<TARGET_FILE:${PROJECT_NAME}>"COMMENT "Strip debug symbols done on final binary."
)

${CMAKE_STRIP} 是 CMake 中用于调用 strip 工具的变量。

该命令使用 strip 工具从最终的二进制文件中去除调试信息和符号表，以减小最终二进制文件的大小。

2.3 添加自定义命令：添加 GNU 调试链接：

add_custom_command(TARGET ${PROJECT_NAME}POST_BUILDCOMMAND ${OBJCOPY} --add-gnu-debuglink=${DEBUG_FILE} $<TARGET_FILE:${PROJECT_NAME}>COMMENT "Adding GNU debug link to ${PROJECT_NAME}"
)

COMMAND ${OBJCOPY} --add-gnu-debuglink=${DEBUG_FILE} $<TARGET_FILE:${PROJECT_NAME}>：
再次使用 OBJCOPY 工具，--add-gnu-debuglink=${DEBUG_FILE} 选项将之前存储在 ${DEBUG_FILE} 中的调试信息以 GNU 调试链接的方式添加到最终的二进制文件中。

这样做的好处是既减小了最终二进制文件的大小，又在需要时可以通过该链接使用存储在 ${DEBUG_FILE} 中的调试信息进行调试。

三、实际使用

假如可执行文件是hello
把hello，hello.core，hello.debug放在一个目录，用以下命令，可以自动使用调试文件

gdb hello hello.core
bt //查看堆栈信息