在 Linux 中除錯 C 程式的福音 gdb

如果你是 c/c++ 程式設計師，或者使用 fortran 和 modula-2 程式語言開發軟體，那麼你將會很樂意知道有這麼一款優秀的偵錯程式 - gdb - 可以幫你更輕鬆地除錯** bug 以及其它問題。在這篇文章中，我們將討論一下 gdb 偵錯程式的基礎知識，包括它提供的一些有用的功能/選項。

在我們開始之前，值得一提的是，文章中的所有說明和示例都已經在 ubuntu 14.04 lts 中測試過。教程中的示例**都是 c 語言寫的；使用的 shell 為 bash（4.3.11）；gdb 版本為 7.7.1。

gdb 偵錯程式基礎

通俗的講，gdb 可以讓你看到程式在執行過程時的內部流程，並幫你明確問題的所在。我們將在下一節通過乙個有效的示例來討論 gdb 偵錯程式的用法，但在此之前，我們先來**一些之後對你有幫助的基本要點。

首先，為了能夠順利使用類似 gdb 這樣的偵錯程式，你必須以指定的方式編譯程式，讓編譯器產生偵錯程式所需的除錯資訊。例如，在使用 gcc 編譯器（我們將在本教程之後的章節用它來編譯 c 程式示例）編譯**的時候，你需要使用-g 命令列選項。

想要了解 gcc 編譯器手冊頁中關於 -g 命令列選項相關的內容，請看這裡。

sudo apt-get install gdb

在其他發行版上的安裝方法，請看這裡。

現在，當你按照上述的方式編譯完程式（gcc -g 命令列選項），同時也已經安裝好 gdb 偵錯程式，那麼你就可以使用以下命令讓程式在除錯模式中執行：

gdb [可執行程式的名稱]

這樣做會初始化 gdb 偵錯程式，但你的可執行程式此時還不會被啟動。在這個時候你就可以定義除錯相關的設定。例如，你可以在特定行或函式中設定乙個斷點讓 gdb 在該行暫停程式的執行。

接著，為了啟動你的程式，你必須輸入執行以下 gdb 命令：

run

在這裡，值得一提的是，如果你的程式需要一些命令列引數，那麼你可以在這裡指定這些引數。例如：

run [引數]

gdb 提供了很多有用的命令，在除錯的時候總是能派的上用場。我們將在下一節討論其中一部分命令。

gdb 偵錯程式用例

現在我們對 gdb 及其用法有了基本的概念。因此，讓我們舉例來應用所學的知識。這是一段示例**：

#include int main()
;    while(cnt < 10)
printf("/n total = [%d]/n", tot);
return 0;
}

簡單說明一下這段**要做什麼事。獲取 val陣列中每乙個值，將其賦值給out 變數，然後將tot 之前的值與0xffffffff/out的結果值累加，賦值給 tot 變數。

這裡遇到的問題是，當執行這段**編譯後的可執行程式時，產生以下錯誤：

$ ./gdb-testfloating point exception (core dumped)

因此，要除錯這段**，第一步是使用

-g選項編譯程式。命令如下：

gcc -g -wall gdb-test.c -o gdb-test

接著，讓我們執行 gdb 偵錯程式並指定要除錯的可執行程式。命令如下：

gdb ./gdb-test

現在，我剛才得到的錯誤是 floating point exception，大部分人可能已經知道，這是因為 n % x，當 x 為 0 時導致的錯誤。所以，考慮到這一點，我在 11 行**除法運算的位置處新增了乙個斷點。如下：

(gdb)&;break 11

注意 (gdb) 是偵錯程式的提示資訊，我只輸入了break 11 命令。

現在，讓 gdb 開始執行程式：

run

當斷點第一次被命中時，gdb 顯示如下輸出：

breakpoint 1, main () at gdb-test.c:11
11 tot = tot + 0xffffffff/out;
(gdb)

正如你所看到的那樣，偵錯程式會顯示斷點所在的行**。現在，讓我們列印出此時out 的值。如下：

(gdb) print out
$1 = 5
(gdb)

重複上述操作，直到 out值變為0 時。

...
......
breakpoint 1, main () at gdb-test.c:11
11 tot = tot + 0xffffffff/out;
(gdb) print out
$2 = 99
(gdb) c
continuing.
breakpoint 1, main () at gdb-test.c:11
11 tot = tot + 0xffffffff/out;
(gdb) print out
$3 = 0
(gdb)

現在，為了進一步確認問題，我使用 gdb 的s （或 step）命令代替 c 命令。因為，我只想讓當前程式在第 11 行之後暫停，再一步步執行，看看這個時候是否會發生崩潰。

以下是執行之後輸出資訊：

(gdb) s
program received signal sigfpe, arithmetic exception.
0x080484aa in main () at gdb-test.c:11
11 tot = tot + 0xffffffff/out;

是的，如上輸出的第一行內容所示，這就是丟擲異常的地方。當我再次嘗試執行s 命令時，問題最終也得到了確認：

(gdb) s

program terminated with signal sigfpe, arithmetic exception.

the program no longer exists.

通過這種方式，你就可以使用 gdb 除錯你的程式。

總結

gdb 提供了很多功能供使用者研究和使用，在這裡，我們僅僅只介紹了很少一部分內容。通過 gdb 的手冊頁可以進一步了解這個工具，當你在除錯**的時候，嘗試使用一下它。gdb 偵錯程式有一定的學習難度，但是它很值得你下功夫學習。

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本文由 lctt 原創編譯，linux中國榮譽推出

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